一種基于融合和2D Torus網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)的服務(wù)器設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新型服務(wù)器設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種基于融合和2D Torus網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)的服務(wù)器設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量的爆炸式增長(zhǎng)，對(duì)大規(guī)模并行計(jì)算和分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算有這巨大的需求。2D Torus作為一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，不但降低了網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間訪問(wèn)的傳輸時(shí)延，而且增強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)間互聯(lián)的冗余度，有效避免當(dāng)出現(xiàn)單個(gè)節(jié)點(diǎn)故障后，造成其他節(jié)點(diǎn)將無(wú)法訪問(wèn)到與故障節(jié)點(diǎn)單元相連接的其他節(jié)點(diǎn)單元，不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸連通性和穩(wěn)定性。
[0003]傳統(tǒng)的服務(wù)器體系在互連架構(gòu)方面存在著下面的限制:目前的計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)單元間互聯(lián)時(shí)往往采用1~2條單一的互聯(lián)通路，這種設(shè)計(jì)增強(qiáng)了系統(tǒng)中的孤島效應(yīng)，如果單個(gè)節(jié)點(diǎn)單元遇到故障，其他節(jié)點(diǎn)將無(wú)法訪問(wèn)到與故障節(jié)點(diǎn)單元相連接的其他節(jié)點(diǎn)單元，會(huì)影響整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連通性和穩(wěn)定性。同時(shí)目前計(jì)算機(jī)體系的擴(kuò)展性存在局限，在現(xiàn)有架構(gòu)下多采用松耦合式的互連方式，這種松耦合式的互連方式存在兩方面的弊端，一方面增加多節(jié)點(diǎn)單元間通訊的延時(shí)、節(jié)點(diǎn)間冗余度低，另一方面無(wú)法做到靈活和大規(guī)模話的擴(kuò)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于融合和2D Torus網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)的服務(wù)器設(shè)計(jì)方法。
[0005]本發(fā)明的目的是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，由計(jì)算節(jié)點(diǎn)、交換模塊和管理模塊三部分組成，其中，計(jì)算節(jié)點(diǎn)作為系統(tǒng)中的處理單元，計(jì)算節(jié)點(diǎn)間通過(guò)基于2D Torus網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行互聯(lián)，互聯(lián)后每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)分別由5條鏈路與系統(tǒng)中的其他相鄰的計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行互聯(lián)；
交換模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)計(jì)算節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)外部設(shè)備間的通信，系統(tǒng)中的每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)通過(guò)2條IGb的鏈路分別連接系統(tǒng)中的兩個(gè)交換模塊；
管理模塊作為整個(gè)系統(tǒng)中的管理中心，系統(tǒng)中的每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)通過(guò)2條IGb的鏈路分別連接系統(tǒng)中的兩個(gè)管理模塊，管理模塊作為整個(gè)系統(tǒng)中的管理中心，提供對(duì)所有計(jì)算節(jié)點(diǎn)、交換模塊工作及運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。
[0006]兩個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)不同的平面內(nèi)，每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)會(huì)對(duì)外引出5條擴(kuò)展鏈路，每條鏈路的帶寬為lOGb/s，其中四條鏈路分別用來(lái)連接與計(jì)算節(jié)點(diǎn)自身在同一平面內(nèi)相鄰的計(jì)算節(jié)點(diǎn)；第五條鏈路用于與不同平面間兩個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的互聯(lián)。
[0007]計(jì)算節(jié)點(diǎn)由信息處理單元、信息存儲(chǔ)單元、網(wǎng)絡(luò)控制單元、磁盤儲(chǔ)存單元、PCIe至S-R1轉(zhuǎn)換單元和PS-R1交換單元6部分組成，其中，
信息處理單元可以選用X86、ARM或FPGA等通用的處理器來(lái)構(gòu)建面向不同應(yīng)用的計(jì)算節(jié)點(diǎn)；
信息存儲(chǔ)單元與單元間通過(guò)SMI鏈路進(jìn)行連接，信息存儲(chǔ)單元為信息處理單元提供運(yùn)算所需的數(shù)據(jù)和存放計(jì)算處理后的數(shù)據(jù)與指令；
網(wǎng)絡(luò)控制單元主要實(shí)現(xiàn)計(jì)算節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)中管理模塊間實(shí)現(xiàn)信息的交互，網(wǎng)絡(luò)控制單元與信息處理單元間通過(guò)PCIe x4的鏈路進(jìn)行連接，網(wǎng)絡(luò)控制單元選用業(yè)界通用的Intel、Brodcom或其他公司標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)適配器；
磁盤存儲(chǔ)單元通過(guò)SATA鏈路與信息處理單元連接，磁盤存儲(chǔ)單元中支持I個(gè)2.5寸的磁盤，用來(lái)存放大容量的數(shù)據(jù)以及存放操作系統(tǒng)；
PCIe至S-R1轉(zhuǎn)換單元，采用IDT公司的芯片實(shí)現(xiàn)將由信息處理單元傳送來(lái)的x4的PCIe信號(hào)轉(zhuǎn)換為S-R1 ；
PS-R1交換單元，采用IDT公司的CPS-1848交換芯片，用于接收到由PCIe至S-R1轉(zhuǎn)換單元發(fā)來(lái)的I組S-R1信號(hào)后，轉(zhuǎn)換成24組S-R1信號(hào)，其中有8組S-R1信號(hào)連接系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)交換模塊，用于系統(tǒng)內(nèi)計(jì)算節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)外部設(shè)備間的通信，剩余的16組S-R1信號(hào)用于連接系統(tǒng)中相鄰的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，組成基于2D Torus拓?fù)涞幕ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
1、在業(yè)界中首次將2DTorus的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆迷谟?jì)算機(jī)體系互聯(lián)架構(gòu)中；
2、新的架構(gòu)克服了目前計(jì)算機(jī)體系松耦合互聯(lián)架構(gòu)，在節(jié)點(diǎn)間互聯(lián)時(shí)存在的傳輸延時(shí)高和冗余度低的弊端；
3、在2DTorus架構(gòu)下可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的靈活和大規(guī)?；臄U(kuò)展，教目前計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)項(xiàng)目進(jìn)一步增強(qiáng)了計(jì)算機(jī)體系的擴(kuò)展性能
在基于2D Torus網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男滦头?wù)器系統(tǒng)架構(gòu)中，計(jì)算節(jié)點(diǎn)間通過(guò)基于2D Torus網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行互聯(lián)，互聯(lián)后每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)分別由5條鏈路與系統(tǒng)中的其他相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行互聯(lián)，這樣不但降低了節(jié)點(diǎn)間訪問(wèn)的傳輸時(shí)延，而且增強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)間互聯(lián)的冗余度，有效避免當(dāng)出現(xiàn)單個(gè)節(jié)點(diǎn)故障后，造成其他節(jié)點(diǎn)將無(wú)法訪問(wèn)到與故障節(jié)點(diǎn)單元相連接的其他節(jié)點(diǎn)單元，不會(huì)影響整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連通性和穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是基于2D Torus網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男滦头?wù)器架構(gòu)圖；
圖2是新架構(gòu)中雙節(jié)點(diǎn)互聯(lián)圖；
圖3是基于2D Torus拓?fù)涞墓?jié)點(diǎn)間互聯(lián)框圖；
圖4是新結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)拓?fù)鋱D；
圖5是新結(jié)構(gòu)中管理網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)拓?fù)鋱D；
圖6是新結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]參照說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明的方法作以下詳細(xì)地說(shuō)明。
[0011]本發(fā)明的一種基于融合和2D Torus網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)的服務(wù)器設(shè)計(jì)方法，入圖1所示，基于2D Torus網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男滦头?wù)器架構(gòu)，主要由節(jié)點(diǎn)、交換模塊和管理模塊三部分組成，其中節(jié)點(diǎn)主要作為系統(tǒng)中的處理單元，可以選用X86、ARM或FPGA等通用的處理器來(lái)構(gòu)建面向不同應(yīng)用的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)間通過(guò)基于2D Torus網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行互聯(lián)，互聯(lián)后每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)分別由5條鏈路與系統(tǒng)中的其他相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行互聯(lián)，這樣不但降低了節(jié)點(diǎn)間訪問(wèn)的傳輸時(shí)延，而且增強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)間互聯(lián)的冗余度，有效避免當(dāng)出現(xiàn)單個(gè)節(jié)點(diǎn)故障后，造成其他節(jié)點(diǎn)將無(wú)法訪問(wèn)到與故障節(jié)點(diǎn)單元相連接的其他節(jié)點(diǎn)單元，不會(huì)影響整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連通性和穩(wěn)定性。交換模塊主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)外部設(shè)備間的通信，系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)2條IGb的鏈路分別連接系統(tǒng)中的兩個(gè)交換模塊。管理模塊作為整個(gè)系統(tǒng)中的管理中心，提供對(duì)所有節(jié)點(diǎn)、交換模塊工作及運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。
[0012]圖2所示，新架構(gòu)中雙節(jié)點(diǎn)互聯(lián)圖中有兩個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，此兩個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)不同的平