KR20040069318A - 다중 도메인 프로세싱 시스템, 스위치 및 다중 도메인프로세싱 시스템 구성 방법 - Google Patents

다중 도메인 프로세싱 시스템, 스위치 및 다중 도메인프로세싱 시스템 구성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 다중 도메인 프로세싱 시스템은 그 시스템내의 인트라 도메인 및 인터 도메인 통신을 제공하기 위해 다차원 스위칭 구조를 포함한다.

Description

다중 도메인 프로세싱 시스템, 스위치 및 다중 도메인 프로세싱 시스템 구성 방법{MULTIPLE-DOMAIN PROCESSING SYSTEM USING HIERARCHICALLY ORTHOGONAL SWITCHING FABRIC}
전형적인 프로세싱 도메인(processing domain)에서는, 호스트 프로세서(host processor)가 몇 가지 형태의 상호 접속기를 통해 다수의 종단 노드(end-node)와 통신한다. 과거의 전형적인 상호 접속기는 버스(예를 들어, 주변 부품 상호 접속(Peripheral Component Interconnect : PCI) 버스)였다. 보다 최근에는, 프로세싱 도메인의 호스트와 종단 노드간의 상호 접속 수단으로 스위칭 구조가 이용되고 있다. 이용할 수 있는 몇 가지 예시적인 스위칭 구조 기법들은 3GIO, Rapid I/OTM, HyperTransportTM을 포함한다. 몇 가지 응용(예를 들어, 네트워킹응용(networking application))에서는, 다수의 프로세싱 소자 및/또는 용장성 시스템에 걸쳐 동적 분산 프로세싱을 실행하기 위한 바람 때문에, 다중-도메인 솔루션에 대한 필요성이 제기되었다. 알고 있겠지만, 다중-도메인 시스템은 인터-도메인(inter-domain) 통신에 대한 몇가지 메카니즘을 필요로 한다. 다중-도메인 시스템(예를들어, 불투명 브리징(bridging), 다중 구조, 평탄 어드레싱 기법(flat addressing scheme)등)의 인터-도메인 통신을 제공하는 종래의 기술은 성능 및/또는 기능적 관점에서 부적당하였다. 따라서, 다중-도메인 프로세싱 시스템내의 프로세싱 도메인들간에 통신을 제공하는 강화된 방법 및 구조가 필요하다.
본 발명은 일반적으로 디지털 프로세싱(digital processing)에 관한 것으로, 특히, 멀티-프로세서(multi-processor) 환경내에서 피어(peer)들 간의 통신에 관한 것이다.
도 1은 스위칭 구조를 이용하여 개별적 프로세싱 노드들간에 통신을 제공하는 프로세싱 도메인을 도시한 블록도,
도 2는 도 1의 프로세싱 도메인내에 이용될 수 있는 패킷 구조를 도시한 도면,
도 3은 도 1의 프로세싱 도메인내의 국부 스위칭들이 이용하는 한쌍의 룩업 테이블(lookup table)을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 구현에 따른 다중-도메인 프로세싱 시스템을 도시한 도면,
도 5는 도 4의 다중-도메인 프로세싱 시스템내에 이용되는 패킷 구조를 도시한 도면,
도 6은 도 4의 다중-도메인 프로세싱 시스템의 스위치들내에 이용되는 국부및 전역 룩업 테이블 세트를 도시한 도면, 및
도 7은 본 발명의 구현에 따른 3개의 직교 계층 평면을 가진 다차원 스위칭 구조를 포함하는 다중-도메인 프로세싱 시스템을 도시한 블록도.
후술하는 상세한 설명에서는 본 발명이 실행되는 특정의 구현을 예시적으로 보여주는 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 이러한 구현들에 대한 설명은 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 아주 상세하게 이루어진다. 본 발명의 여러 구현들이 비록 다르지만 반드시 상호 배타적인 것은 아님을 알아야 한다. 예를들어, 본 명세서에서 하나의 구현과 관련하여 설명되는 특징, 구성, 특성은 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고도 다른 구현에 실행될 수 있다. 또한, 개시된 각각의 구현에 있어서의 개별적 소자들의 배치 또는 배열은 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고도 수정될 수 있다. 그러므로, 아래의 상세한 설명은 제한할 의도가 아니며 본 발명의 범주는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정의되고, 특허청구범위의 전체 범주에 따라 해석된다. 도면에 있어서, 여러 도면에서 동일하거나 유사한 기능을 가진 것에 대해서는 동일한 참조번호가 부여된다.
본 발명은 다중-도메인 프로세싱 환경내의 프로세싱 도메인들간에 통신을 제공하는 방법 및 구조에 관한 것이다. 패킷은 둘 이상의 직교 계층 평면에 라우팅되어 다중-도메인 시스템내의 노드들간에 통신을 제공한다. 제 1 평면(예를 들어, 국부 평면)은 개별적 도메인내의 프로세싱 노드들간에 통신을 제공한다. 제 2 평면(예를 들어, 전역 평면)은 서로 다른 도메인내의 프로세싱 노드들간에 통신을 제공한다. 전역 스위치는 그 시스템내의 다차원 스위칭 구조를 형성하기 위해 제공된다. 평탄 어드레싱 기법을 이용하는 시스템(예를 들어, 불투명 브리지, 다중 구조등을 이용하는 시스템)과는 다르게, 전역 스위치로 인한, 하나의 도메인내의 국부 트래픽에 대한 성능적인 불이익은 거의 없거나 전혀 없다. 따라서, 스위칭 구조의 다차원적 특성에 의해 성능이 전반적으로 향상된다. 본 발명의 원리를 이용하면, 초고확장성(ultra-high extensibility)을 가진 다차원 스위칭 구조가 가능하다. 또한, 본 발명의 원리는, 서로 다른 작동 시스템 및/또는 서로 다른 스위칭 구조 기술(예를들어, 하나의 도메인에서의 Rapid I/O 및 다른 도메인에서의 3GIO)을 이용하는 프로세싱 도메인들간에 통신을 제공하는데 이용된다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 원리는 다중 프로세싱 도메인들간의 통신을 필요로 하는 광범위한 응용에 이용될 수 있다.
도 1은 개별적 프로세싱 노드들간에 통신을 제공하기 위해 스위칭 구조를 이용하는 프로세싱 도메인(10)을 도시한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 프로세싱 도메인(10)은, 호스트(N1)(12), 다수의 종단 노드(N2-N6)(14) 및 스위칭 구조(16)를 포함한다. 스위칭 구조(16)는 한쌍의 국부 스위치(S1,S2)(18) 및 다수의 점 대 점 전송 세그먼트(20)를 포함한다. 종단 노드(14)의 개수, 국부 스위치(18)의 개수 및 스위칭 구조(16)의 구성은 설계에 따라 달라질 수 있다. 스위칭 구조(16)는 호스트(12)와 개별 종단 노드(14)들 간의 데이터 통신을 제공한다. 또한, 스위칭 구조(16)는, 호스트(12)에 의한 중간 프로세싱이 필요없이, 도메인(10)내의 개별적종단 노드(14)들간에 직접 통신을 제공한다. 소프트웨어 투명성을 제공하기 위하여, 스위칭 구조(16)는 레거시 버스 기반 솔루션(legacy bus-based solution)(예를 들어, PCI)의 속성과 유사할 수 있다. 이에 따라, 소프트웨어를 거의 또는 전혀 수정하지 않아도, 레거시 버스 소프트웨어를 시스템내에 이용할 수 있게 된다.
호스트(12)는, 예를들어 다중-프로세서 구성을 포함하는, 범용 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor : DSP), 축소형 명령 세트 컴퓨터(Reduced-Instruction Set Computer : RISC), 복합 명령 세트 컴퓨터(Complex Instruction Set Computer : CISC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(Field Programmable Gate Computer : FPGA) 등을 포함하는 다양한 서로 다른 프로세서 유형들중 임의의 것을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 방식에 있어서, 호스트(12)는 그 자신의 작동 시스템을 실행시키는 밀 결합 프로세서 복합체(tightly-coupled processor complex)를 포함한다. 종단 노드(14)는 도메인(10)내의 특정 프로세싱 태스크(specfic processing task)를 수행하는 각각의 프로세싱 소자이다. 각 종단 노드(14)는, 예를들어, 대응하는 백플랜(backplane) 구조의 소켓(socket)내에 삽입되는 개별적 프로세서 보드 또는 카드를 포함한다. 다른 구성도 가능한다. 특정의 프로세싱 도메인내에 마련된 종단 노드(14)의 유형은, 전형적으로, 구현중인 특정 응용에 좌우된다. 몇가지 가능한 종단 노드 유형으로는, 예를들어, 네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card : NIC), 저장 인터페이스 카드, 지능 입력/출력 장치 및/또는 비 지능 입력/출력 장치가 있다.
프로세싱 도메인(10)의 스위칭 구조(16)를 통한 통신은 패킷에 기반한다. 즉, 개별 정보 패킷을 이용하여 프로세싱 노드들간에 정보를 전송하는 것이다. 각 패킷은, 전형적으로, 패킷의 종착지 노드를 식별할 것이다. 한가지 가능한 방식에 있어서, 도메인(10)내의 각 프로세싱 노드에는 고유 노드 식별 번호가 할당된다. 도메인내의 소오스 노드가 전송하는 각 패킷내에 대응하는 종착지 노드의 식별 번호가 포함된다. 도 2는 도 1의 도메인(10)내에서 이용되는 한가지 가능한 패킷 구조를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 패킷(22)은 패킷 헤더 정보를 운송하기 위한 패킷 헤더 필드(packet header field)(24)와, 국부 ID(LID)를 운송하기 위한 LID 필드(26), 및 패킷 트레일러(packet trailer) 정보를 운송하기 위한 패킷 트레일러 필드(28)를 포함한다. 패킷 헤더 및 패킷 트레일러 정보는, 다름 아닌 패킷(22)의 시작과 끝을 식별한다. LID는 도메인(10)내의 패킷(22)의 종착지 노드를 식별한다. 또한, 전형적으로, 패킷(22)은 패킷(22)과 관련된 사용자 데이터를 운송하기 위한 페이로드 필드(payload field)와 같은 다른 필드들을 포함한다.
각각의 국부 스위치(18)는 패킷을 입출력시키는 다중 입력/출력 포트들(도 1에서, 0-3으로 표시됨)을 포함한다. 국부 스위치(18)는 그 포트들 중 한 포트에서 패킷을 수신하고, 그 패킷내의 종착지 정보에 기초하여 그 패킷을 다른 포트(즉, 출력)로 라우팅한다. 룩업 테이블(LUT) 또는 다른 라우팅 정보는, 라우팅 기능을 촉진시키기 위해, 국부 스위치(16)내에 채용된다. 특정 국부 스위치(18)내의 LUT에는, 예를들어, 도메인(10)내의 모든 프로세싱 노드(12,14)가 일람으로 작성되어 있으며, 작성된 각 노드마다 적절한 스위치(18) 포트가 지정되어 있다. 국부스위치(18)가 패킷을 수신하면, 그 스위치(18)는 패킷의 종착지 노드를 판정하고, LUT를 참고하여 그 패킷에 대해 적당한 출력 포트를 식별한다. 패킷은 식별된 포트로 라우팅된다. 패킷은 종착지 노드에 도달하기 전에 다중 국부 스위치(18)를 통한 라우팅을 필요로 할 수 있다. 도 3은 도메인(10)의 대응하는 국부 스위치(S1,S2)(18)내에 이용되는 한쌍의 LUT를 도시한 도면이다.
한가지 가능한 방식에 있어서, 도메인(10)내의 리소스(resource)를 설명하는데 단일 물리적 메모리 맵이 이용된다. 이것은, 예를들어, PCI 레거시 시스템내에 있는 경우이다. 이러한 유형의 시스템에서는, 메모리 맵(즉, 노드 ID 기반 방식이 아닌)내의 물리적 메모리 어드레스에 기반하여 라우팅이 실행될 수 있다. 콘텐츠 어드레스 가능 메모리(Content Addressable Memory : CAM)는 라우팅 LUT 대신에 이용되어 이러한 유형의 라우팅을 수행한다. 즉, CAM은 물리적 메모리 영역을 토폴로지내의 특정 노드에 라우팅할 수 있다. 국부 스위치(18)내에서는 다른 패킷 라우팅 기법도 가능하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중-도메인 프로세싱 시스템(40)을 도시한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 다중-도메인 프로세싱 시스템(40)은 4개의 개별적인 프로세싱 도메인(D1,D2,D3,D4)을 포함하며, 각 프로세싱 도메인은 대응하는 호스트(42)와 대응하는 종단 노드(44)를 포함한다. 또한, 다중-도메인 프로세싱 시스템(40)은 시스템내의 프로세싱 노드(42,44)들간에 패킷을 라우팅하는 2개의 직교 라우팅 평면(즉, 하나의 국부 평면과 하나의 전역 평면)내에서 동작하는 2차원 스위칭 구조(46)를 포함한다. 보다 상세히 설명하면, 스위칭 구조(46)는 프로세싱 시스템(40)내에서 인트라-도메인 및 인터 도메인 피어-투-피어(peer-to-peer) 통신을 제공할 수 있다. 2차원 스위칭 구조(46)는 대응하는 프로세싱 도메인에 대한 국부 라우팅 임무를 실행하기 위한 다수의 국부 스위치(48)와 도메인들간에 전역 라우팅 임무를 수행하기 위한 적어도 하나의 전역 스위치(50)를 포함한다. 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 있어서, 시스템내의 국부 및 전역 스위치는 공통 반도체 칩상에 구현된다. 많은 대안적인 구조가 가능하다. 스위칭 구조(46)내의 도메인의 수와, 스위치(48,50)의 수 및 구성이 설계에 따라 변경될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 4의 다중-도메인 프로세싱 시스템(40)에 있어서, 각 정보 패킷은 그 패킷의 종착지 도메인의 표시 및 종착지 도메인내의 종착지 노드 표시를 포함한다. 도 5는 이러한 표시를 제공하기 위해 다중-도메인 프로세싱 시스템(40)내에 이용될 수 있는 하나의 가능한 패킷 구조를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 패킷(54)은 패킷 헤더 필드(56), LID 필드(58) 및 패킷 트레일러 필드(64)를 포함하며, 이들은 전술한 것과 유사하다. 또한, 패킷(54)은 전역 ID(GID) 필드(60)와 국부/전역 플래그 필드(local/grobal flag field)(62)를 포함한다. 패킷(54)의 GID 필드(60)는 패킷(54)의 종착지 도메인을 식별하기 위한 고유 GID 번호를 포함한다. 국부/전역 플래그 필드(62)는 패킷(54)이 국부적으로(즉, 국부 평면내) 전달될 것인지 또는 전역적으로(즉, 전역 평면내) 전달될 것인지를 표시하는 플래그를 포함한다. 국부/전역 플래그에 개별적 필드(62)를 제공하는 대신에, 그 플래그를 기존 필드내의 특정 인코드로서 구현할 수 있다. LID 필드(58)는 관련 종착지 도메인내의 종착지 노드를 식별하는 LID 번호를 포함한다. 개별적 패킷내의 종착지 관련 정보를 제공하는 많은 대안적인 방법이 가능하다.
국부 스위치(48)가 수신 패킷을 조정하는 방식은 패킷이 인트라-도메인 라우팅을 필요로 하는지 또는 인터-도메인 라우팅을 필요로 하는지에 따라 달라진다. 적어도 하나의 실시예에 있어서, 각 국부 스위치(48)는 국부 라우팅 정보(예를들어, 국부 LUT) 및 전역 라우팅 정보(예를 들어 전역 LUT)를 포함한다. 국부 스위치(48)는, 수신 패킷내의 정보에 기초하여, 수신된 패킷을 라우팅하는데 이용하기 위해 국부 라우팅 정보 또는 전역 라우팅 정보를 선택하는 기능도 포함한다. 국부 스위치(48)가 국부 프로세싱 노드(42,44)로부터 패킷을 수신하면, 우선, 스위치(48)는 패킷내의 정보(예를 들어, 국부/전역 플래그 등)를 독출하여 국부 라우팅이 실행될 것인지 또는 전역 라우팅이 실행될 것인지를 판정한다. 정보가 국부 라우팅을 가리키면, 국부 스위치(48)는 패킷내의 종착지 노드 정보(예를들어, LID 번호)를 독출하고 국부 라우팅 정보를 참고하여 패킷에 대한 적절한 출력 포트를 결정한다. 그에 따라 패킷이 라우팅된다. 패킷이 다른 국부 스위치(48)에 도달하면, 상술한 프로세스가 반복된다. 결국 패킷은 그 패킷내에 식별된 국부 종착지 노드에 전달된다. 전역 라우팅이 실행될 것임을 패킷이 나타내면, 국부 스위치(48)는 전역 라우팅 정보를 참고하여 패킷에 대한 적절한 출력 포트를 판정하고, 그에 따라 패킷이 라우팅된다. 이러한 프로세스는, 그 패킷이 전역 스위치(50)에 전달될 때 까지 각각의 후속하는 국부 스위치(48)에 대해 반복 수행된다. 전역 스위치(50)는 패킷내의 종착지 도메인 정보(예를 들어, GID 번호)를 독출하고 스위치(50)내에 저장된 전역 라우팅 정보(예를 들어, 전역 LUT)를 참고하여 종착지 도메인에 대응하는 출력 포트를 식별한다. 그 패킷은 식별된 포트로 라우팅된다. 패킷은, 후속하여, 종착지 도메인의 국부 스위치(48)가 수신하기 전에, 하나 이상의 추가적인 전역 스위치를 통해 지향된다.
출발 도메인에서와 같이, 종착지 도메인의 국부 스위치(48)는 수신된 패킷내의 정보를 독출하여, 라우팅이 국부 평면내에서 실행될 것인지 또는 전역 평면내에서 실행될 것인지를 판정한다. 국부/전역 플래그를 이용하는 시스템에 있어서, 패킷이 도메인들 사이에서 운송중일 때, 패킷내의 플래그는 "전역"에서 "국부"로 변경될 수 있다. 이것은 패킷을 수신하기 위한 제 1 전역 스위치(50)내(예를 들어, 스위치의 토글 유닛(toggle unit)내)에서 실행됨이 바람직하다. 패킷에 대해 국부 라우팅이 실행되는 것으로 국부 스위치(48)가 판정한 후, 그 스위치는 패킷의 종착지 노드 정보를 독출하고 그의 국부 라우팅 정보를 참고하여 적절한 출력 포트를 판정한다. 그에 따라 패킷이 라우팅된다. 패킷은, 종착지 노드에 도달하기 전에, 하나 이상의 추가적인 국부 스위치(48)를 통해 라우팅된다.
패킷이 국부 평면내에서 수송될 것인지 또는 전역 평면내에서 수송될 것인지를 판정하기 위해 국부/전역 플래그와는 다른 정보가 이용될 수 있음을 알아야 한다. 예를들어, 하나의 방식에 있어서, 국부 스위치(48)는 수신된 패킷의 GID 필드를 독출하여 GID 번호와 (국부 스위치(48)내의 메모리에 저장되어 있는) 대응하는 도메인의 알려진 GID를 비교한다. GID들이 동일하면, 국부 스위치(48)는 국부 평면내에서 라우팅이 실행될 것임을 판정하고, 그의 국부 라우팅 정보를 참고하여 패킷을 라우팅한다. 이러한 방식은 도메인들간의 전송동안에 국부/전역 플래그를 교환할 필요성을 제거해준다. 또한, 다른 기법도 가능하다.
도 6은 도 4의 2차원 스위칭 구조(46)의 스위치(48,50)내에 이용되는 국부 및 전역 LUT 세트를 도시한 도면이다. 첫 번째 LUT(66) 그룹은 도메인(D1)내의 국부 스위치(LS1,LS2)에 대응하고, 두 번째 LUT(68) 그룹은 도메인(D2)내의 국부 스위치(LS3,LS4)에 대응하고, 세 번째 LUT(70) 그룹은 도메인(D3)내의 국부 스위치(LS5,LS6)에 대응하고, 네 번째 LUT(72) 그룹은 도메인(D4)내의 국부 스위치(LS7,LS8)에 대응한다. 도시된 바와 같이, 각 도메인내의 각 국부 스위치(48)는 국부 LUT 및 전역 LUT를 포함한다. 이러한 LUT들은, 예를들어, 대응하는 스위치(48)내의 전역 메모리 공간내에 저장된다. 전역 LUT(74)는 도 4의 전역 스위치(GS1)(50)에 제공된다. 적어도 하나의 방식에 있어서, 2차원 스위칭 구조(46)의 국부 스위치내의 라우팅은 메모리 어드레스 기반 라우팅 기법을 이용하여 실행된다.
도 1의 도메인(10)과 관련하여 이전에 설명한 바와 같이, 소프트웨어 투명성을 유지하기 위해서는, 하나의 도메인과 관련된 스위칭 구조가 레거시 상호 접속 솔루션(예를들어, PCI 버스)의 속성과 유사하게 되도록 함이 바람직하다. 본 발명에 따라 다 차원 스위칭 구조(예를 들어, 도 4의 스위칭 구조(46))를 구현할 경우, 다중 도메인 시스템의 각각의 개별적인 도메인내에서 이러한 소프트웨어 투명성을 유지시킬 수 있게 되어, 기존의 상호 접속 인프라 구조(interconnection infrastructure)(예를 들어, PCI 인프라 구조)를 재 사용할 수 있게 된다. 그러한방식에 의해 기존의 인프라 구조를 완전히 유기(abandonment)시키지 않고도, 연장 솔루션(예를 들어, 다중 도메인 솔루션)으로의 점진적인 이동이 이루어진다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 계층적 스위칭 구조를 가진 다중 도메인 프로세싱 시스템(예를 들어, 도 4의 다중 도메인 프로세싱 시스템(40))의 열거(enumeration)는 다단계 프로세스로 실행된다. 초기 단계(즉, 국부 열거 단계)에 있어서, 다중 도메인 시스템내의 각 도메인은 개별적으로 열거된다. 후속하는 단계(즉, 전역 열거 단계)에 있어서, 열거는 전역에 기초하여 실행된다. 전형적으로, 열거는 구성 패킷을 발견 노드의 시스템내의 여러 노드에 전송함에 의해 실행된다. 국부 열거 단계 동안, 각 도메인내의 호스트는 구성 패킷을 전송하여 그 도메인내의 여러 종단 노드를 "발견"한다. 즉, 호스트는 구성 패킷을 각각의 가능한 종단 노드 위치에 전달하고, 종단 노드가 그 위치에 있을 경우, 종단 노드는, 그 종단 노드의 신원 및/또는 기능을 나타내는 정보를 호스트로 되 전달한다. 그 다음, 호스트는 각 국부 종단 노드로부터 수신한 정보를 조합한다. 조합된 정보는 도메인내의 각 국부 스위치에 대한 국부 라우팅 정보를 생성하는데 이용된다. 국부 스위치가 국부 라우팅 정보와 함께 초기화된 후, 각 도메인내에서 피어-투-피어 통신(예를 들어, 탑재/저장)이 시작될 수 있다.
국부 열거 단계동안에 이용되는 각 구성 패킷은, 그들이 국부 패킷임을 나타내는 몇가지 표시를 포함한다(예를들어, 국부/전역 플래그가 이용중이면, 그것은 국부 라우팅을 나타낼 것이다). 적어도 하나의 구현에 있어서, 다차원 스위칭 구조내의 일부 또는 모든 전역 스위치(50)들은 국부 패킷을 차단하기 위한 필터를 포함한다. 이에 따라, 국부 열거 단계 동안, 다른 도메인으로 부터의 구성 패킷으로 인한 간섭이 방지될 것이다. 국부/전역 플래그가 이용되면, 필터는 각 입력 패킷의 플래그를 단순히 독출하여, 그것이 국부임을 나타내는 임의의 패킷을 탈락시킨다. 다른 가능한 기법에 있어서, 도메인내의 스위치는 몇가지 방식(예를들어, 핀 스트랩핑(pin strapping)을 이용하여)으로 태깅(tagging)된 루트 포트(root port)를 통해 접속될 수 있다. 이러한 구조에 있어서, 시스템내의 전역 스위치는 루트 포트의 부재에 의해 식별될 수 있다. 국부 열거 동안에 도메인들간의 간섭을 방지하는 다른 기법도 가능하다.
국부 열거가 완료된 후, 전역 열거 단계가 시작된다. 전역 열거를 수행하기 위해 시스템내의 호스트중 하나가 시스템 관리자로서 지정된다. 시스템 관리자는, 예를들어, 전역 열거 단계 전 또는 전역 열거 단계동안에 소프트웨어로 구현된 중재 프로토콜을 이용하여 선택될 수 있다. 전역 열거 동안, 도메인에 걸쳐 발견 프로세스가 실행된다. 하나의 방식에 있어서, 시스템 관리자는 다중 도메인 시스템을 통해 구성 패킷을 전송하여 시스템내의 다른 도메인을 발견한다(이를 위해, 예를 들어, 단순한 메시지 전달 프로토콜과 같은 다른 통신 메카니즘이 대안적으로 이용될 수 있다). 전역 열거 단계 동안에 이용되는 구성 패킷은, 각각, 그들이 전역 패킷임을 나타내는 표시를 포함한다(예를 들어, 국부/전역 플래그가 이용되면, 전역 라우팅을 표시할 것이다). 다른 도메인내의 호스트들은 전역 구성 패킷을 수신하고, 이에 응답하여, 대응 도메인내의 이용 가능한 프로세싱 노드와 관련된 정보(즉, 이전의 국부 열거 단계 동안에 조합된 정보)를 시스템 관리자에 되 전송한다.시스템 관리자는 각각의 발견된 도메인으로 부터의 정보를 조합한다. 조합된 정보는, 후속적으로, 시스템내의 국부 및 전역 스위치에 대한 전역 라우팅 정보(예를 들어, 전역 LUT)를 구현하는데 이용된다. 또한, 종단 노드가 미래에 이용하고자 하는 시스템내의 다른 프로세싱 노드의 이용 가능성, 기능성, 및/또는 위치를 표시하는 정보가 각 도메인내의 개별적 종단 노드에 전달된다. 모든 스위치가 전역 라우팅 정보와 함께 적절히 초기화된 후, 시스템내에서 인터-도메인 피어-투-피어 통신(예를 들어, 탑재/저장, 메시지 통과 등)이 시작된다.
상술한 국부 열거 단계동안에는 개별적 도메인내에서 레거시 열거 기법을 이용할 수 있다. 이에 따라, 전술한 바와 같이, 기존의 소프트웨어를 이용하여 국부 열거를 수행할 수 있게 된다. 하나의 가능한 방식에 있어서, 예를 들어, PCI-호환 가능 열거 기법을 이용하여 국부 열거를 수행한다. 이러한 기법들을 이용하면, 특정 도메인의 하나의 스위치내의 각 포트는 그 자신의 고유 버스 세그먼트상에 상주하는 고유 PCI 버스 투명 브리지 장치로서 간주된다. 발견 프로세스가 시작되고 각각의 발견된 장치가 대응하는 도메인내의 단일 메모리 맵(map)내에 합체된다. 프로세스가 완료되면, 메모리 맵 할당이 설정되고, 적절한 국부 라우팅을 위해 LUT(또는 CAM)가 초기화된다. 이러한 기법을 이용하면, PCI가 지원하는 버스 세그먼트의 개수에 때문에, 도메인 토폴로지가 최개 256노드로 제한된다.
본 발명의 적어도 하나의 구현에 있어서, 3 이상의 직교 계층 평면을 가진 다차원 스위칭 구조를 포함하는 다중 도메인 프로세싱 시스템이 제공된다. 그러한 방식은, 예를 들어, 2 이상의 다중 도메인 프로세싱 서브 시스템내의 프로세싱 노드들간에 통신을 제공하는데 이용된다. 도 7은 그러한 구현을 도시한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 다수의 2차원 다중-도메인 프로세싱 서브 시스템(80,82,84,86)이 제공되며, 그 시스템들은 각각 도 4의 시스템과 유사하다. 즉, 각각의 서브 시스템(80,82,84,86)은 다수의 프로세싱 도메인(88)을 포함하고, 그 도메인(88)들 각각은 호스트와 하나 이상의 종단 노드(도시되지 않음)를 포함한다. 각 서브 시스템(80,82,84,86)내의 프로세싱 도메인(88)은 (도 7의 도메인(88)내에 있는 것으로 여겨지는) 국부 스위치와 적어도 하나의 전역 스위치(90)를 포함하는 스위칭 구조를 통해 서로간에 통신할 수 있다. 상기와 더불어, 서로 다른 프로세싱 서브 시스템(80,82,84,86)들간의 통신을 지원하기 위한 하나의 이상의 범용 스위치(92)가 제공된다. 이것은 제 3 직교 평면을 전체 시스템의 스위칭 구조에 부가한다. 서브 시스템의 개수, 각 서브시스템내의 도메인의 개수 및 스위칭 구조의 국부, 전역 및 범용 스위치의 개수와 구성은 설계에 따라 변경될 수 있다.
도 7의 토폴로지를 지원하기 위해, 전술한 기법과 유사한 기법이 구현될 수 있다. 예를 들어, 시스템내의 각 패킷은 종착지 서브 시스템의 표시(예를들어, 범용 ID(UID)), 종착지 서브 시스템내의 종착지 도메인의 표시(예를 들어, GID) 및 종착지 서브 시스템의 종착지 도메인내의 종착지 노드의 표시(예를 들어, LID)를 포함한다. 범용 LUT는 시스템의 각 전역 스위치(90)에 부가되어 범용 평면의 라우팅을 지원한다. 또한, 범용 LUT는 시스템의 각 국부 스위치에 부가된다. 전역 스위치(90)가 패킷을 수신하면, 스위치(90)는, 우선적으로, (예를 들어, 플래그등을 독출함에 의해) 수신된 패킷을 라우팅하고 있는 평면을 판정하고, 식별된 평면과 관련된 스위치내의 라우팅 정보(예를 들어, LUT)를 참고한다. 범용 스위치(92)는 각 수신 패킷내의 종착지 서브 시스템 정보(예를들어, UID)를 독출하여, 그 정보내의 범용 라우팅 정보(예를 들어, 범용 LUT)에 기초하여 패킷을 라우팅한다. 또한, 범용 스위치(92)는 패킷내의 플래그(또는 다른 정보)를 변경하여 그 패킷의 라우팅 평면내의 급박한 변경(impending change)을 반영한다. 상술한 것과 유사한 방식으로 추가적인 직교 라우팅 평면(예를 들어, 제 4 평면, 제 5 평면등)이 프로세싱 시스템에 부가될 수 있다.
본 발명의 원리는 다양한 다른 응용에 이용될 수 있다. 하나의 가능한 응용에 있어서, 예를들어, 본 발명의 원리는 다중 프로세싱 환경에 이용되어 각각이 밀 결합 계층 프로세서 복합체(tightly-coupled hierarchical processing complex)를 포함하는 소 결합 프로세싱 도메인(loosely-coupled processing domain)의 시스템을 제공한다. 본 명세서에서 이용된 용어 "밀 결합"은 공통 메모리 공간을 공유하는 프로세서를 의미하고, 용어 "소 결합"은 공통 메모리 공간을 공유하지 않은 프로세서를 의미한다. 다른 가능한 응용에 있어서, 본 발명의 원리는, 예를들어 매립형 응용(예를 들어, CompactPCI(cPCI))에 대한 공통 샤시내의 용장 시스템(예를 들어, 다중 프로세서 복합체)을 제공하는데 이용된다. 또 다른 응용에 있어서, 본 발명의 원리는, 예를 들어, cPCI 백플랜(backplane)에 대한 분산형 소 결합 다중 프로세싱 시스템을 제공하는데 이용된다. 또 다른 응용에 있어서, 본 발명의 원리는 서버 환경(예를들어 I/O 프로세서 및/또는 지능 I/O 장치)내에 구현되어 다중 서버 프로세서 박스내의 프로세서들간의 통신을 제공한다. 많은 추가적인 응용이존재한다.
본 발명을 임의의 구현과 결합하여 설명하였지만, 당업자라면, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않도록 변경 및 변형이 이루어질 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. 그러한 변경 및 변형은 본 발명의 범주 및 첨부된 특허청구범위의 범주내에 있다.

Claims (41)

  1. 제 1 호스트 프로세서 및 적어도 하나의 제 1 종단 노드를 가진 제 1 프로세싱 도메인과,
    제 2 호스트 프로세서 및 적어도 하나의 제 2 종단 노드를 가진 제 2 프로세싱 도메인, 및
    상기 제 1 프로세싱 도메인 및 상기 제 2 프로세싱 도메인에 결합되어, 다중 직교 평면상의 상기 프로세싱 시스템내에서 피어-투-피어 패킷 통신(peer-to-peer packet communication)을 제공하는 - 제 1 평면은 인트라 도메인(intra-domain) 패킷 통신을 제공하고, 제 2 평면은 인터 도메인(inter-domain) 패킷 통신을 제공함 - 다차원 스위칭 구조를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 호스트 프로세서는 밀 결합 프로세서 복합체인,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 프로세싱 도메인은 소 결합된 것인,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다차원 스위칭 구조는 상기 제 1 프로세싱 도메인과 연관된 적어도 하나의 국부 스위치와, 상기 제 2 프로세싱 도메인과 연관된 적어도 하나의 국부 스위치 및 상기 제 1 프로세싱 도메인과 상기 제 2 프로세싱 도메인간의 패킷 통신을 제공하기 위한 적어도 하나의 전역 스위치를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 프로세싱 도메인과 연관된 상기 적어도 하나의 국부 스위치는 국부 패킷 라우팅 정보 및 전역 패킷 라우팅 정보를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 국부 패킷 라우팅 정보는 국부 룩업 테이블을 포함하고, 상기 전역 패킷 라우팅 정보는 전역 룩업 테이블을 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 국부 패킷 라우팅 정보는 메모리 맵 정보를 포함하고, 상기 전역 패킷 라우팅 정보는 전역 룩업 테이블을 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 프로세싱 도메인과 연관된 상기 적어도 하나의 국부 스위치는, 수신된 패킷내의 정보에 기초하여, 수신된 패킷을 라우팅하는데 사용하기 위한 국부 패킷 라우팅 정보 또는 전역 패킷 라우팅 정보를 선택하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수신된 패킷내의 상기 정보는 국부/전역 플래그를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 수신된 패킷내의 상기 정보는 패킷 종착지 정보를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전역 스위치는, 수신된 패킷내의 종착지 도메인 정보에 기초하여, 상기 수신된 패킷을 라우팅하는데 이용하기 위한 전역 패킷 라우팅 정보를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 호스트 프로세서는 종착지 노드로 전송하기 위한 패킷 - 상기 패킷은 종착지 노드의 도메인을 식별하는 정보를 포함함 - 을 생성하는 패킷 생성기를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 호스트 프로세서는, 종착지 노드로 전송하기 위한 패킷 - 상기 패킷은 그 패킷이 라우팅될 다차원 스위칭 구조내의 평면을 식별하는 정보를 포함함 -을 생성하는 패킷 생성기를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  14. 제 1 호스트 프로세서, 적어도 하나의 제 1 국부 스위치 및 적어도 하나의 제 1 종단 노드를 가지되, 상기 적어도 하나의 제 1 국부 스위치는 상기 제 1 호스트 프로세서 및 상기 적어도 하나의 제 1 종단 노드간의 패킷 통신을 제공하는, 제 1 프로세싱 도메인과,
    제 2 호스트 프로세서, 적어도 하나의 제 2 국부 스위치 및 적어도 하나의 제 2 종단 노드를 가지되, 상기 적어도 하나의 제 2 국부 스위치는 상기 제 2 호스트 프로세서 및 상기 적어도 하나의 제 2 종단 노드간의 패킷 통신을 제공하는, 제 2 프로세싱 도메인, 및
    상기 제 1 프로세싱 도메인내의 제 1 국부 스위치와 상기 제 2 프로세싱 도메인내의 제 2 국부 스위치간에 패킷 통신을 제공하는 적어도 하나의 전역 스위치를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제 1 국부 스위치는 국부 라우팅 정보 및 전역 라우팅 정보를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제 1 국부 스위치는, 수신된 패킷내의 정보에 기초하여, 상기 수신된 패킷을 라우팅하는데 사용하기 위한 국부 라우팅 정보 또는 전역 라우팅 정보를 선택하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 국부 라우팅 정보는 상기 제 1 프로세싱 도메인에 대한 메모리 맵 정보를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전역 스위치는 국부 패킷으로써 식별되는 수신 패킷을 차단하기 위한 필터를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전역 스위치는 수신된 패킷내의 국부/전역 플래그를 전역에서 국부로 변경하는 토글 유닛을 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전역 스위치는 수신된 패킷내의 종착지 도메인 정보에 기초하여 수신 패킷을 라우팅하는데 사용하기 위한 전역 패킷 라우팅 정보를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 프로세싱 도메인과 상기 제 2 프로세싱 도메인은 서로 다른 작동 시스템을 이용하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 프로세싱 도메인과 상기 제 2 프로세싱 도메인은 서로 다른 스위칭 구조 기술을 이용하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템.
  23. 다중-도메인 프로세싱 시스템내의 다차원 스위칭 구조에 이용하기 위한 스위치로서,
    제 1 직교 평면내의 라우팅 동작을 위한 제 1 패킷 라우팅 정보를 저장하는 제 1 메모리 공간과,
    제 2 직교 평면내의 라우팅 동작을 위한 제 2 패킷 라우팅 정보를 저장하는 제 2 메모리 공간, 및
    수신된 패킷내의 정보에 기초하여, 수신 패킷을 라우팅하는데 사용하기 위한제 1 패킷 라우팅 정보 또는 제 2 패킷 라우팅 정보를 선택하는 선택 유닛을 포함하는,
    스위치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 패킷 라우팅 정보는 다중 도메인 프로세싱 시스템의 단일 프로세싱 도메인내에 잔류할 패킷을 라우팅하는데 이용하기 위한 정보를 포함하는,
    스위치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 2 패킷 라우팅 정보는 다중 도메인 프로세싱 시스템내의 프로세싱 도메인들간에 이동할 패킷을 라우팅하는데 이용하기 위한 정보를 포함하는,
    스위치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    제 3 직교 평면내의 라우팅 동작을 위한 제 3 패킷 라우팅 정보 - 상기 제 3 패킷 라우팅 정보는 제 1 다중 도메인 프로세싱 시스템과 제 2 다중 도메인 프로세싱 시스템간에 이동할 패킷을 라우팅하는데 이용하기 위한 정보를 포함하고, 상기 선택 유닛은 수신 패킷내의 정보에 기초하여 제 1 패킷 라우팅 정보, 제 2 패킷 라우팅 정보 또는 제 3 패킷 라우팅 정보를 선택함 - 를 저장하는 제 3 메모리 공간을 더 포함하는,
    스위치.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 패킷 라우팅 정보는 상기 다중 도메인 프로세싱 시스템의 프로세싱 도메인들간에 이동할 패킷을 라우팅하는데 이용하기 위한 정보를 포함하는,
    스위치.
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 패킷 라우팅 정보는 제 1 다중 도메인 프로세싱 시스템 및 제 2 다중 도메인 프로세싱 시스템들간에 이동할 패킷을 라우팅하는데 이용하기 위한 정보를 포함하는,
    스위치.
  29. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 패킷 라우팅 정보는 제 1 룩업 테이블로서 저장되고, 상기 제 2 패킷 라우팅 정보는 제 2 룩업 테이블로서 저장되는,
    스위치.
  30. 제 23 항에 있어서,
    상기 선택 유닛은 수신된 패킷내의 플래그에 기초하여 제 1 패킷 라우팅 정보 또는 제 2 패킷 라우팅 정보를 선택하는,
    스위치.
  31. 다차원 스위칭 구조를 가진 다중 도메인 프로세싱 시스템을 구성하는 방법으로서,
    상기 다중 도메인 프로세싱 시스템의 다수의 프로세싱 도메인 각각의 종단 노드를 발견하고 그에 관련된 정보를 조합하는 단계와,
    다중 도메인 프로세싱 시스템내의 시스템 관리자 노드를 식별하는 단계, 및
    상기 시스템 관리자 노드로부터 다중 도메인 프로세싱 시스템내의 도메인을 발견하고, 상기 발견된 도메인과 관련된 정보 - 상기 정보는 종단 노드의 발견시에조합된 정보를 포함함 - 를 조합하는 단계를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템 구성 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 종단 노드를 발견하는 단계는, 다수의 프로세싱 도메인 각각내의 국부 구성 패킷을 전송하는 것을 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템 구성 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 다수의 프로세싱 도메인은 제 1 프로세싱 도메인과 제 2 프로세싱 도메인을 포함하고,
    상기 다중 프로세싱 시스템 구성 방법은, 상기 제 1 프로세싱 도메인내에 전달된 국부 구성 패킷이 상기 제 2 프로세싱 도메인으로 전달되지 못하게 차단하는 단계를 더 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템 구성 방법.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 다수의 프로세싱 도메인 각각은 호스트 프로세서를 포함하고, 상기 종단 노드를 발견하는 단계는, 상기 복수의 프로세싱 도메인의 각각의 대응하는 호스트 프로세서로부터 종단 노드를 발견하는 단계를 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템 구성 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 다중 도메인 프로세싱 시스템내의 시스템 관리자 노드를 식별하는 단계는, 상기 다수의 프로세싱 도메인들중 하나의 프로세싱 도메인내의 호스트 프로세서를 식별하는 것을 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템 구성 방법.
  36. 제 31 항에 있어서,
    상기 다중 도메인 프로세싱 시스템내의 도메인들을 발견하는 단계는, 전역 구성 패킷을 상기 시스템 관리자 노드에서 상기 다차원 스위칭 구조를 통해 다른 도메인으로 전송하는 것을 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템 구성 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 다중 도메인 프로세싱 시스템내의 도메인들을 발견하는 단계는, 상기 전역 구성 패킷에 응답하여, 다른 도메인으로부터, 다른 도메인내의 이용 가능한 프로세싱 노드와 관련된 정보를 수신하는 것을 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템 구성 방법.
  38. 제 31 항에 있어서,
    제 1 프로세싱 도메인과 연관된 국부 스위치내에서 이용하기 위해, 상기 제 1 프로세싱 도메인내의 종단 노드를 발견할 시에 조합된 정보를 이용하여 국부 라우팅 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템 구성 방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 제 1 프로세싱 도메인과 연관된 상기 국부 스위치내에서 이용하기 위해, 상기 다중 도메인 프로세싱 시스템내의 도메인을 발견할 시에 조합된 정보를 이용하여 전역 라우팅 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템 구성 방법.
  40. 제 31 항에 있어서,
    상기 다차원 스위칭 구조내의 전역 스위치내에서 이용하기 위해, 상기 다중 도메인 프로세싱 시스템내의 도메인을 발견한 시에 조합된 정보를 이용하여 전역 라우팅 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템 구성 방법.
  41. 제 31 항에 있어서,
    제 1 프로세싱 도메인내의 종단 노드를 발견하는 단계는 상기 제 1 프로세싱 도메인내의 리소스를 식별하는 메모리 맵을 생성하는 것을 포함하는,
    다중 도메인 프로세싱 시스템 구성 방법.
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