專利名稱：一種基于無限寬帶與萬兆以太網共存及按需互換的服務器系統設計方法
技術領域：
本發明涉及計算機通信領域，具體地說是一種按需互換的服務器系統設計方法，或是一種基于無限寬帶與萬兆以太網 共存及按需互換的服務器系統設計方法。
背景技術：
無限寬帶架構是一種支持多并發鏈接的“轉換線纜”技術，無限寬帶是一個統一的互聯結構，既可以處理存儲I/O、網絡1/0，也能夠處理進程間通信(IPC)。它可以將磁盤陣列、SANs、LANs、服務器和集群服務器進行互聯，也可以連接外部網絡(比如WAN、VPN、互聯網)。無限寬帶的應用目標有三大方面直接連接存儲、群集以及刀片式服務器等領域。利用無限寬帶實現群集的好處在于低時延、高性能。群集一般采用以太網，如果是高性能計算機，內部也通常采用HIPPI或Myrinet網絡，后兩者的競爭力表現在可靠性、可用性上。現在無限寬帶在這方面同樣有出色表現。無限寬帶網可大量擴充I/O控制器(大多數都位于服務器外部)，消除了單點故障。無限寬帶在消息傳送協議之中還融入了差錯管理功能，具有設備熱增加能力(Hot-Addability)，包括設備查找和注冊功能，這樣就可以動態管理、修改和擴充網絡。另外，無限寬帶的可層疊交換技術把集群送到了一條更寬廣的通路上，極大地突破了水平伸縮性。萬兆以太網技術提供更加豐富的帶寬和處理能力，能夠有效地節約用戶在鏈路上的投資，并保持以太網一貫的兼容性、簡單易用和升級容易的特點。萬兆以太網在設計之初就考慮城域骨干網需求。首先帶寬IOG足夠滿足現階段以及未來一段時間內城域骨干網帶寬需求(現階段多數城域骨干網骨干帶寬不超過2. 5G)。其次萬兆以太網最長傳輸距離可達40公里，且可以配合IOG傳輸通道使用，足夠滿足大多數城市城域網覆蓋。采用萬兆以太網作為城域網骨干可以省略骨干網設備的POS或者ATM鏈路。首先可以節約成本以太網端口價格遠遠低于相應的POS端口或者ATM端口。其次可以使端到端采用以太網幀成為可能一方面可以端到端使用鏈路層的VLAN信息以及優先級信息，另一方面可以省略在數據設備上的多次鏈路層封裝解封裝以及可能存在的數據包分片，簡化網絡設備。在城域網骨干層采用萬兆以太網鏈路可以提高網絡性價比并簡化網絡。無限寬帶和萬兆以太網具有良好的發展前景和應用市場，如何能在一個服務器體系架構中同時支持兩種網絡以及實現兩種網絡間的無縫、按需互換，滿足日益增長的對計算密集型應用以及對具備可用性、可擴展性、系統資源均衡配置等較高要求系統的需求，因此在現有網絡服務器系統體系結構的基礎上，提出一種基于無限寬帶網絡與萬兆以太網絡共存及按需互換的服務器系統架構設計。
發明內容
本發明的目的是提供一種基于無限寬帶與萬兆以太網共存及按需互換的服務器系統設計方法。
本發明的目的是按以下方式實現的，系統包括信息處理單元、高速通信轉換模塊、通訊互聯模塊和信息管理單元，其中
信息處理單元基于通用的計算機體系架構，采用基于Intel Xeon處理器及相應芯片組構建的處理單元計算平臺；
通訊互聯模塊負責系統內部的信息互聯以及系統與外部的通信，整個通訊互聯模塊由三個子模塊組成，分別為(I)高速萬兆以太網直連通訊模塊；(2)高速無限寬帶交換互聯通訊模塊；(3)低速千兆以太網互聯通訊模塊，其中
(1)高速萬兆以太網直連通訊模塊，為系統中的信息處理單元提供點對點的lOGb/s的高速通訊鏈路，實現每個信息處理單元獨立與外部系統的通訊與互聯，信息處理單元與高速萬兆以太網直連通訊模塊通過高速信息轉換模塊實現互聯通訊；
(2)高速無限寬帶交換互聯通訊模塊，為系統中的信息處理單元提供單向56Gb/s，雙向112Gb/s的高速通訊鏈路,并且傳輸時延只有Ims,高速無限寬帶交換互聯通訊模塊一方 面實現系統中所有信息處理單元間的互聯通訊，信息處理單元能夠訪問系統中的任意其他處理單元，與其他處理單元共享數據與信息交換，另一方面高速無限寬帶交換互聯模塊提供與外部系統間基于高帶寬與低傳輸時延的傳輸通路，使系統中的每個信息處理單元與外部系統實現信息的交換，不但能夠將自身處理的信息快速提交到外部的管理系統，而且能與外部的信息處理單元組合成規模等大、具備更高數據處理能力的信息處理集群，信息處理單元與高速無限寬帶交換互聯模塊通過高速信息轉換模塊實現互聯通訊；
(3)低速千兆以太網互聯通訊模塊，為系統中的信息處理單元提供lGb/s的高速通訊交換互聯鏈路，低速千兆以太網互聯通訊模塊模塊一方面實現系統中所有信息處理單元間的互聯通訊，信息處理單元能夠訪問系統中的任意其他處理單元，與其他處理單元共享數據與信息交換，另一方面低速千兆以太網互聯通訊模塊提供與外部系統間基于lGb/s以太網的傳輸通路，使系統中的每個信息處理單元與外部系統實現信息的交換，信息處理單元通過板內的以太網鏈路與低速千兆以太網互聯通訊模塊實現互聯通訊；
高速通信轉換模塊，為系統中的關鍵部分，高速通信轉換模塊安裝于系統的每個信息處理模塊內部，對內與信息處理模塊上的PCIe總線接口相連，對外與高速萬兆以太網直連通訊模塊和高速無限寬帶交換互聯通訊模塊互聯，高速通信轉換模塊具有兩個通信端口，通過配置能夠同時或分別支持無限寬帶網絡與高速萬兆以太網網絡，具體支持的模式有以下幾種(1)通信端口 I :無限寬帶網絡模式，通信端口 2 :無限寬帶網絡模式；(2)通信端口I :無限寬帶網絡模式，通信端口 2 :萬兆以太網模式；(3)通信端口 I :萬兆以太網模式，通信端口 2:萬兆以太網模式；
信息管理單元，采用基于標準的計算機管理總線設計，能夠對信息處理單元、高速信息交換單元、通訊轉換單元的狀況進行監督，并對上述單元進行配置和基于預定策略的管理；
基于無限寬帶網絡與萬兆以太網絡共存及按需互換的服務器系統架構設計，是以高速通訊轉換及通訊互聯為核心，整合計算資源，通過高速通訊轉換單元，實現系統對高速無限寬帶網絡以及萬兆以太網間的按需、靈活轉換，具體表現形式為當將通訊轉換模塊設置為全無限寬帶模式后，系統能夠支持兩個高速無限寬帶交換互聯通訊模塊，并且模塊間支持冗余，避免單點故障；當通訊轉換模塊設置為無限寬帶+萬兆以太網模式后，原來的一個無限寬帶交換互聯通訊模塊能夠直接換成一個高速萬兆以太網直連通訊模塊，系統能夠同時支持無限寬帶和萬兆以太網的應用；當將通訊轉換模塊設置為全萬兆以太網模式后，原來的兩個無限寬帶交換互聯通訊模塊能夠直接換成兩個高速萬兆以太網直連通訊模塊，此時系統提供對外lOGb/s的全線速互聯通信，以使應用發揮最大的效能，系統體能在一個統一的系統體系架構內實現基于高帶寬、低延時的無限寬帶與萬兆以太網應用的共存及按需互換；
按需靈活擴展，信息處理單元通過高速通訊轉換單元實現通過無限寬帶和萬兆以太網絡的計算性能擴展，即與外部的信息處理單元組合成規模等大、具備更高數據處理等里的信息處理集群，同時高速無限寬帶交換互聯通訊單元與高速萬兆以太網直連通訊可以實現無縫的按需互換，大大增強整個系統的適應性和靈活性。本發明的有益效果是在體系結構中，打破了原有服務器體系架構中無限寬帶網路與萬兆以太網絡體系分離的設計，創新設計高速通訊轉換單元，通過通訊轉換單元在統一的體系架構內實現無限寬帶與萬兆以太網的共存以及按需互換，不但降低了服務器體系 架構設計得復雜程度，而且新的體系架構使其體系結構所帶來的資源均衡配置、靈活擴展等諸多特性，使其更適用于復雜的高性能及商業應用領域，因而具有非常廣闊的發展前景。
圖I是基于Infiniband網絡與萬兆以太網絡共存及按需互換的服務器系統架構示意圖。圖2是高速通訊轉換模塊結構原理示意圖。
具體實施例方式參照說明書附圖對本發明的方法作以下詳細地說明。我們提出的新型基于無限寬帶網絡與萬兆以太網絡共存及按需互換的服務器系統架構設計以高速通訊轉換及通訊互聯為核心，整合計算資源，通過高速通訊轉換單元，可以實現系統對高速無限寬帶網絡以及萬兆以太網間的按需、靈活轉換，具體表現形式為當將通訊轉換模塊設置為全無限寬帶模式后，系統可以支持兩個高速無限寬帶交換互聯通訊模塊，并且模塊間支持冗余，避免單點故障；當通訊轉換模塊設置為無限寬帶+萬兆以太網模式后，原來的一個無限寬帶交換互聯通訊模塊可以直接換成一個高速萬兆以太網直連通訊模塊，此持系統可以同時支持無限寬帶和萬兆以太網的應用；當將通訊轉換模塊設置為全萬兆以太網模式后，原來的兩個無限寬帶交換互聯通訊模塊可以直接換成兩個高速萬兆以太網直連通訊模塊，此時系統提供對外lOGb/s的全線速互聯通信，以使應用發揮最大的效能。本發明體系結構主要包括信息處理單元、高速通信轉換模塊、通訊互聯模塊和信息管理單元
處理單元基于通用的計算機體系架構，主要采用基于Intel Xeon處理器及相應芯片組構建處理單元計算平臺。通訊互聯模塊負責系統內部的信息互聯以及系統與外部的通信，整個通訊互聯模塊由三個子模塊組成，分別為(1).高速萬兆以太網直連通訊模塊；(2).高速無限寬帶交換互聯通訊模塊；(3).低速千兆以太網互聯通訊模塊。
高速通信轉換模塊為系統中的關鍵部分，高速通信轉換模塊安裝與系統的每個信息處理模塊內部，對內與信息處理模塊上的PCIe總線接口相連，對外與高速萬兆以太網直連通訊模塊和高速無限寬帶交換互聯通訊模塊互聯。信息管理單元采用基于標準的計算機管理總線設計，可以對信息處理單元、高速信息交換單元、通訊轉換單元的狀況進行監督，并可對上述單元進行配置和基于預定策略
的管理。在體系結構中，打破了原有服務器體系架構中無限寬帶網路與萬兆以太網絡體系分離的設計，創新設計高速通訊轉換單元，通過通訊轉換單元在統一的體系架構內實現無限寬帶與萬兆以太網的共存以及按需互換，不但降低了服務器體系架構設計得復雜程度，而且新的體系架構使其體系結構所帶來的資源均衡配置、靈活擴展等諸多特性，使其更適用于復雜的高性能及商業應用領域，因而具有非常廣闊的發展前景。
實施例 本發明體系結構主要包括信息處理單元、高速通信轉換模塊、通訊互聯模塊和信息管理單元。處理單元基于通用的計算機體系架構，主要采用基于Intel Xeon處理器及相應芯片組構建處理單元計算平臺。通訊互聯模塊負責系統內部的信息互聯以及系統與外部的通信，整個通訊互聯模塊由三個子模塊組成，分別為(1).高速萬兆以太網直連通訊模塊；(2).高速無限寬帶交換互聯通訊模塊；(3).低速千兆以太網互聯通訊模塊。高速萬兆以太網直連通訊模塊，為系統中的信息處理單元提供點對點的lOGb/s的高速通訊鏈路，實現每個信息處理單元獨立與外部系統的通訊與互聯，信息處理單元與高速萬兆以太網直連通訊模塊通過高速信息轉換模塊實現互聯通訊。高速無限寬帶交換互聯通訊模塊，為系統中的信息處理單元提供單向56Gb/s，雙向112Gb/s的高速通訊鏈路,并且傳輸時延只有1ms。高速無限寬帶交換互聯通訊模塊一方面實現系統中所有信息處理單元間的互聯通訊，信息處理單元可以訪問系統中的任意其他處理單元，與其他處理單元共享數據與信息交換，另一方面高速無限寬帶交換互聯模塊提供與外部系統間基于高帶寬與低傳輸時延的傳輸通路，可以使系統中的每個信息處理單元與外部系統實現信息的交換，不但可以將自身處理的信息快速提交到外部的管理系統，而且可以與外部的信息處理單元組合成規模等大、具備更高數據處理等里的信息處理集群。信息處理單元與高速無限寬帶交換互聯模塊通過高速信息轉換模塊實現互聯通訊。低速千兆以太網互聯通訊模塊，為系統中的信息處理單元提供lGb/s的高速通訊交換互聯鏈路，低速千兆以太網互聯通訊模塊模塊一方面實現系統中所有信息處理單元間的互聯通訊，信息處理單元可以訪問系統中的任意其他處理單元，與其他處理單元共享數據與信息交換，另一方面低速千兆以太網互聯通訊模塊提供與外部系統間基于lGb/s以太網的傳輸通路，可以使系統中的每個信息處理單元與外部系統實現信息的交換，信息處理單元通過板內的以太網鏈路與低速千兆以太網互聯通訊模塊實現互聯通訊。高速通信轉換模塊為系統中的關鍵部分，高速通信轉換模塊安裝與系統的每個信息處理模塊內部，對內與信息處理模塊上的PCIe總線接口相連，對外與高速萬兆以太網直連通訊模塊和高速無限寬帶交換互聯通訊模塊互聯。高速通信轉換模塊具有兩個通信端口，通過配置可以同時以及分別支持無限寬帶網絡與高速萬兆以太網網絡。具體支持的模式有以下幾種(1).通信端口 I :無限寬帶網絡模式，通信端口 2 :無限寬帶網絡模式；(2).通信端口 I:無限寬帶網絡模式，通信端口 2:萬兆以太網模式；(3).通信端口 I:萬兆以太網模式，通信端口 2 :萬兆以太網模式。信息管理單元采用基于標準的計算機管理總線設計，可以對信息處理單元、高速信息交換單元、通訊轉換單元的狀況進行監督，并可對上述單元進行配置和基于預定策略
的管理。我們提出的新型基于無限寬帶網絡與萬兆以太網絡共存及按需互換的服務器系統架構設計以高速通訊轉換及通訊互聯為核心，整合計算資源，通過高速通訊轉換單元，可以實現系統對高速無限寬帶網絡以及萬兆以太網間的按需、靈活轉換，具體表現形式為當將通訊轉換模塊設置為全無限寬帶模式后，系統可以支持兩個高速無限寬帶交換互聯通訊模塊，并且模塊間支持冗余，避免單點故障；當通訊轉換模塊設置為無限寬帶+萬兆以 太網模式后，原來的一個無限寬帶交換互聯通訊模塊可以直接換成一個高速萬兆以太網直連通訊模塊，此持系統可以同時支持無限寬帶和萬兆以太網的應用；當將通訊轉換模塊設置為全萬兆以太網模式后，原來的兩個無限寬帶交換互聯通訊模塊可以直接換成兩個高速萬兆以太網直連通訊模塊，此時系統提供對外lOGb/s的全線速互聯通信，以使應用發揮最大的效能。如圖2所示，本系統體可以在一個統一的系統體系架構內實現基于高帶寬、低延時的無限寬帶與萬兆以太網應用的共存及按需互換。。與傳統的以計算資源為核心的網絡服務器體系結構相比，這種新型的體系結構具有高可用性、高可靠性以及按需靈活擴展的特點。其中，高可用、高可靠性的實現方式描述如下在這種新型體系結構中，處理單元、通訊單元、存儲單元在各自的資源組中是相互冗余配置的，在某個資源單元發生故障時(如處理單元)，相應的冗余配置部件會接管此故障部件繼續工作，從而提高系統的整體可用及可靠性。按需靈活擴展的實現方式描述如下在這種新型體系架構中，信息處理單元可以通過高速通訊轉換單元實現通過無限寬帶和萬兆以太網絡的計算性能擴展，即與外部的信息處理單元組合成規模等大、具備更高數據處理等里的信息處理集群。同時高速無限寬帶交換互聯通訊單元與高速萬兆以太網直連通訊可以實現無縫的按需互換，大大增強整個系統的適應性和靈活性。除說明書所述的技術特征外，均為本專業技術人員的已知技術。
權利要求
1.一種基于無限寬帶與萬兆以太網共存及按需互換的服務器系統設計方法，其特征在于，系統包括信息處理單元、高速通信轉換模塊、通訊互聯模塊和信息管理單元，其中 信息處理單元基于通用的計算機體系架構，采用基于Intel Xeon處理器及相應芯片組構建的處理單元計算平臺； 通訊互聯模塊負責系統內部的信息互聯以及系統與外部的通信，整個通訊互聯模塊由三個子模塊組成，分別為(I)高速萬兆以太網直連通訊模塊；(2)高速無限寬帶交換互聯通訊模塊；(3)低速千兆以太網互聯通訊模塊，其中 (1)高速萬兆以太網直連通訊模塊，為系統中的信息處理單元提供點對點的lOGb/s的高速通訊鏈路，實現每個信息處理單元獨立與外部系統的通訊與互聯，信息處理單元與高速萬兆以太網直連通訊模塊通過高速信息轉換模塊實現互聯通訊； (2)高速無限寬帶交換互聯通訊模塊，為系統中的信息處理單元提供單向56Gb/s，雙向112Gb/s的高速通訊鏈路,并且傳輸時延只有Ims,高速無限寬帶交換互聯通訊模塊一方面實現系統中所有信息處理單元間的互聯通訊，信息處理單元能夠訪問系統中的任意其他處理單元，與其他處理單元共享數據與信息交換，另一方面高速無限寬帶交換互聯模塊提供與外部系統間基于高帶寬與低傳輸時延的傳輸通路，使系統中的每個信息處理單元與外部系統實現信息的交換，不但能夠將自身處理的信息快速提交到外部的管理系統，而且能與外部的信息處理單元組合成規模等大、具備更高數據處理能力的信息處理集群，信息處理單元與高速無限寬帶交換互聯模塊通過高速信息轉換模塊實現互聯通訊； (3)低速千兆以太網互聯通訊模塊，為系統中的信息處理單元提供lGb/s的高速通訊交換互聯鏈路，低速千兆以太網互聯通訊模塊模塊一方面實現系統中所有信息處理單元間的互聯通訊，信息處理單元能夠訪問系統中的任意其他處理單元，與其他處理單元共享數據與信息交換，另一方面低速千兆以太網互聯通訊模塊提供與外部系統間基于lGb/s以太網的傳輸通路，使系統中的每個信息處理單元與外部系統實現信息的交換，信息處理單元通過板內的以太網鏈路與低速千兆以太網互聯通訊模塊實現互聯通訊； 高速通信轉換模塊，為系統中的關鍵部分，高速通信轉換模塊安裝于系統的每個信息處理模塊內部，對內與信息處理模塊上的PCIe總線接口相連，對外與高速萬兆以太網直連通訊模塊和高速無限寬帶交換互聯通訊模塊互聯，高速通信轉換模塊具有兩個通信端口，通過配置能夠同時或分別支持無限寬帶網絡與高速萬兆以太網網絡，具體支持的模式有以下幾種(1)通信端口 I :無限寬帶網絡模式，通信端口 2 :無限寬帶網絡模式；(2)通信端口I:無限寬帶網絡模式，通信端口 2 :萬兆以太網模式；(3)通信端口 I :萬兆以太網模式，通信端口 2:萬兆以太網模式； 信息管理單元，采用基于標準的計算機管理總線設計，能夠對信息處理單元、高速信息交換單元、通訊轉換單元的狀況進行監督，并對上述單元進行配置和基于預定策略的管理； 基于無限寬帶網絡與萬兆以太網絡共存及按需互換的服務器系統架構設計，是以高速通訊轉換及通訊互聯為核心，整合計算資源，通過高速通訊轉換單元，實現系統對高速無限寬帶網絡以及萬兆以太網間的按需、靈活轉換，具體表現形式為當將通訊轉換模塊設置為全無限寬帶模式后，系統能夠支持兩個高速無限寬帶交換互聯通訊模塊，并且模塊間支持冗余，避免單點故障；當通訊轉換模塊設置為無限寬帶+萬兆以太網模式后，原來的一個無限寬帶交換互聯通訊模塊能夠直接換成一個高速萬兆以太網直連通訊模塊，系統能夠同時支持無限寬帶和萬兆以太網的應用；當將通訊轉換模塊設置為全萬兆以太網模式后，原來的兩個無限寬帶交換互聯通訊模塊能夠直接換成兩個高速萬兆以太網直連通訊模塊，此時系統提供對外lOGb/s的全線速互聯通信，以使應用發揮最大的效能，系統體能在一個統一的系統體系架構內實現基于高帶寬、低延時的無限寬帶與萬兆以太網應用的共存及按需互換； 按需靈活擴展，信息處理單元通過高速通訊轉換單元實現通過無限寬帶和萬兆以太網絡的計算性能擴展，即與外部的信息處理單元組合成規模等大、具備更高數據處理等里的信息處理集群，同時高速無限寬帶交換互聯通訊單元與高速萬兆以太網直連通訊實現無縫的按需互換，大大增強整個系統的適應性和靈活性。
全文摘要
本發明提供一種基于無限寬帶與萬兆以太網共存及按需互換的服務器系統設計方法，該方法基于無限寬帶網絡與萬兆以太網絡共存及按需互換的服務器系統架構設計，是以高速通訊轉換及通訊互聯為核心，整合計算資源，通過高速通訊轉換單元，實現系統對高速無限寬帶網絡以及萬兆以太網間的按需、靈活轉換，具體表現形式為當將通訊轉換模塊設置為全無限寬帶模式后，系統能夠支持兩個高速無限寬帶交換互聯通訊模塊，并且模塊間支持冗余，避免單點故障。
文檔編號H04L12/28GK102932213SQ20121039898
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月19日 優先權日2012年10月19日
發明者王磊, 王守昊 申請人:浪潮電子信息產業股份有限公司