JP7212647B2 - コンピュータネットワークにおける直接相互接続スイッチの配線及び成長を管理する方法及び装置 - Google Patents
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Description
トーラス相互接続システムは、並列コンピュータシステムにおいてネットワークノード(サーバ)をメッシュ状に接続するネットワークトポロジである。トーラストポロジは、ノードを2次元、3次元又はそれよりも多くの(N)次元で配置することができ、この配置では、プロセッサ/サーバが最も近い隣接プロセッサ/サーバに接続され、アレイの反対端のプロセッサ/サーバ同士が接続されたアレイとして視覚化することができる。このように、N次元のトーラス構成では、各ノードが2N個の接続を有する(図2に、3Dトーラス相互接続の例を示す)。トーラストポロジにおける各ノードは、短いケーブルを介して隣接ノードに接続されているので、並列処理中のネットワーク遅延が少ない。実際に、トーラストポロジでは、あらゆるノード(サーバ)に最小のホップ数でアクセスすることができる。例えば、3×3×3×4の構造(108ノード)を実装する4次元トーラスでは、any-to-any接続を提供するために必要なホップ数は平均2.5ホップである。残念ながら、大規模トーラスネットワークの実装は、大規模実装の構築に何年も掛かり、ケーブル配線が複雑であり(各ノードにつき2N個の接続)、拡張が必要な場合に変更コストが掛かり面倒となり得るので、DC又はCDCにおける商用展開には実用的でなかった。しかしながら、処理能力のニーズが商業上の欠点を上回る場合には、スーパーコンピュータにおけるトーラストポロジの実装が非常に功を奏してきた。この点、IBM社のBlue Geneスーパーコンピュータは、64個のキャビネットが65,536個のノード(131,072個のCPU)を収容して数ペタフロップの処理能力を提供する3-Dトーラス相互接続ネットワークの例であり(図3の例示を参照)、富士通(Fujitsu)社のPRIMEHPC FX10スーパーコンピュータシステムは、98,304個のノードを含む1,024個のラックに収容された6-Dトーラス相互接続の例である。上記の例は、トーラストポロジに対応するものであるが、他のフラットネットワークトポロジにも等しく適用可能である。
38 ToRスイッチ
41 PCIeスイッチカード
Claims (4)
- トーラス又はそれよりも高基数の相互接続構造に実装された相互接続ネットワークの配線及び成長を管理する方法であって、
最初に前記相互接続ネットワーク内の1以上の接続を閉じるために、各々に相互接続プラグを有する複数のコネクタを有する受動パッチパネルを実装するステップであって、
前記受動パッチパネルは、受動バックプレーンを含み、
前記受動バックプレーンは、複数のコネクタのフィールドを含み、
前記複数のコネクタのフィールドは、
1以上の次元で相互接続ネットワークを実装するためのコネクタの主フィールド、及び
1以上の追加の次元で前記相互接続ネットワークの拡張を可能にするコネクタの第2のフィールドを含む、ステップと、
前記コネクタの主フィールドにおける1つのコネクタから相互接続プラグを取り外し、前記相互接続プラグを、ノードに取り付けられた接続ケーブルと交換して、前記ノードを前記相互接続ネットワークに追加するステップと、
前記相互接続ネットワークに対する前記ノードの接続性を発見するステップと、
前記相互接続ネットワークのトポロジを発見するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記コネクタの第2のフィールドにおける1つのコネクタから相互接続プラグを取り外し、前記相互接続プラグを、別の受動パッチパネルに取り付けられた接続ケーブルと交換して、1以上の追加の次元で前記相互接続ネットワークを拡張するステップと、
前記相互接続ネットワーク内のノードの接続性を発見するステップと、
前記相互接続ネットワークのトポロジを発見するステップと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - トーラス又はそれよりも高基数の相互接続ネットワークの実装において使用する受動パッチパネルであって、
受動バックプレーンを含み、
前記受動バックプレーンは複数のコネクタのフィールドを含み、
前記複数のコネクタのフィールドは、
1以上の次元で相互接続ネットワークを実装するためのコネクタの主フィールド、及び
1以上の追加の次元で相互接続ネットワークの拡張を可能にするコネクタの第2のフィールド
を含み、
前記コネクタの主フィールドにおける各コネクタは、最初に前記トーラス又はそれよりも高基数の相互接続ネットワークの1以上の接続を閉じるために、相互接続プラグによって装着され、
前記相互接続プラグの各々は、ノードを前記相互接続ネットワークに追加するために、前記ノードに取り付けられた接続ケーブルによって取り替えることができ、
前記コネクタの第2のフィールドにおける各コネクタは、最初に前記トーラス又はそれよりも高基数の相互接続ネットワークの1以上の接続を閉じるために、相互接続プラグによって装着され、
前記相互接続プラグの各々は、1以上の追加の次元で前記相互接続ネットワークを拡張するために、別の受動パッチパネルに取り付けられた接続ケーブルによって取り替えることができる、
ことを特徴とする受動パッチパネル。 - サーバ内に収容され、トーラス又はそれよりも高基数の相互接続ネットワークの実装において使用するための、請求項3に記載の受動パッチパネルのコネクタの主フィールドにおける1つコネクタへのケーブルによる接続性を有するPCIエクスプレス(PCIe)カードであって、
PCIインターフェイスと、
ランダムアクセスメモリ(RAM)と読み取り専用メモリ(ROM)を含むプロセッサと、
ローカルスイッチと、
少なくとも1つのPHYインターフェイスと、
少なくとも2次元のトーラス直接相互接続ネットワーク又はそれよりも高基数の相互接続ネットワークの実装を提供するための少なくとも4つのインターフェイスポートと、
を含み、
前記ローカルスイッチは前記相互接続ネットワーク内のPCIeカード間のパケット交換を提供し、
前記PCIeカードは、ポートからPCIへのトラフィック、ヘアピン型トラフィック、及びadd/dropを伴う通過トラフィックをサポートすることができる、
ことを特徴とするPCIeカード。
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