專利名稱：高可用、高可擴(kuò)展的模塊化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域，具體涉及一種高可用、高可擴(kuò)展的模塊化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
高性能計(jì)算技術(shù)的發(fā)展是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，也就是說(shuō)，從計(jì)算機(jī)技術(shù)誕生之日起，人們就在為追求更高計(jì)算能力的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而努力。在過(guò)去幾十年間，可以說(shuō)是高性能計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和通信技術(shù)不斷創(chuàng)新的年代，出現(xiàn)了包括MPP、SMP、集群等各種各樣的體系結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)。尤其是最近幾年，集群技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為構(gòu)建超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主流架構(gòu)之一。在最新發(fā)布的TOP500中，基于集群架構(gòu)的硬件系統(tǒng)已經(jīng)增至500個(gè)，所占比例達(dá)72％，并在數(shù)量上仍有不斷增加的趨勢(shì)，可見(jiàn)集群技術(shù)在高性能計(jì)算領(lǐng)域有著旺盛的生命力和廣闊的發(fā)展前景。
然而，集群架構(gòu)服務(wù)器系統(tǒng)目前主要應(yīng)用在科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域，并已經(jīng)成為科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的主流體系架構(gòu)，但在商業(yè)計(jì)算領(lǐng)域應(yīng)用甚少，這主要是由其自身的體系架構(gòu)特點(diǎn)決定的。傳統(tǒng)的集群架構(gòu)服務(wù)器系統(tǒng)是以計(jì)算資源為核心的，而其他的資源如存儲(chǔ)資源、通信資源等是通過(guò)額外的交換網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算資源相連。
通常我們構(gòu)建傳統(tǒng)的科學(xué)計(jì)算集群系統(tǒng)需要3套配套的互連網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)(如圖1所示)，它們分別是通訊網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和進(jìn)程間通信網(wǎng)絡(luò)。這三套網(wǎng)絡(luò)分別通過(guò)相應(yīng)的交換機(jī)和適配卡連接到計(jì)算資源上，通訊網(wǎng)絡(luò)的作用是實(shí)現(xiàn)外部用戶對(duì)系統(tǒng)內(nèi)計(jì)算資源的訪問(wèn)，交換機(jī)一般采用千兆以太網(wǎng)交換機(jī)；存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)一般采用SAN解決方案，即光纖存儲(chǔ)設(shè)備連接到光纖交換機(jī)上，并與系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)算資源相連；進(jìn)程間通信網(wǎng)絡(luò)的作用是實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源節(jié)點(diǎn)間的高速通信，交換機(jī)一般采用高帶寬、低延遲的高速交換設(shè)備。
這種傳統(tǒng)的以計(jì)算資源為核心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)比較適合于科學(xué)計(jì)算應(yīng)用，因?yàn)榇祟悜?yīng)用多為計(jì)算密集型應(yīng)用，對(duì)與外部網(wǎng)絡(luò)的通信和與存儲(chǔ)資源的通信要求不高。然而，在日益增長(zhǎng)的高性能商業(yè)計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域中，對(duì)系統(tǒng)的可用性、可擴(kuò)展性、系統(tǒng)資源的均衡配置等要求較高，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出一種適用于商業(yè)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)就顯得很必要了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)區(qū)別于傳統(tǒng)的以計(jì)算資源為中心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是以高速信息交換單元為核心，通過(guò)整合計(jì)算資源、通訊資源和存儲(chǔ)資源及協(xié)調(diào)資源間的均衡配置，使體系結(jié)構(gòu)發(fā)揮最大的效能，該系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)包括高速信息交換單元(1)，內(nèi)含高速交換模塊(2)、通訊轉(zhuǎn)換模塊(3)、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊(4)，其中，一組處理單元(5)連接于高速交換模塊，一組通訊單元(6)連接于通訊轉(zhuǎn)換模塊，一組存儲(chǔ)單元(7)連接于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊，其中高速信息交換單元(1)是體系結(jié)構(gòu)的核心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各資源間的通信以及協(xié)議的轉(zhuǎn)化；高速交換模塊(2)主要負(fù)責(zé)處理單元之間數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)包的高速交換，采用專用的高速交換協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)；通訊轉(zhuǎn)換模塊(3)在處理單元與通訊單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換，把以太網(wǎng)包格式轉(zhuǎn)換成處理單元本地協(xié)議可識(shí)別的包格式；存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊(4)的作用為在處理單元與存儲(chǔ)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換任務(wù)，把光纖或SCSI協(xié)議包格式轉(zhuǎn)換成處理單元本地協(xié)議可識(shí)別的包格式。
本發(fā)明的有益效果是基于模塊化部件靈活擴(kuò)展的特性，主要是指新型體系結(jié)構(gòu)中的處理單元、通訊單元、存儲(chǔ)單元作為系統(tǒng)內(nèi)的模塊化部件，可以進(jìn)行靈活的配置，包括從系統(tǒng)中添加部件或刪除部件等操作。這種靈活性體現(xiàn)在添加和刪除某一模塊時(shí)，基本不用或很少對(duì)其他模塊進(jìn)行復(fù)雜的配置工作，從而減少系統(tǒng)管理的復(fù)雜程度。高可用、高可擴(kuò)展的模塊化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)所具有的上述優(yōu)點(diǎn)，使得其彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的以計(jì)算資源為核心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的不足，使其體系結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的資源均衡配置、靈活擴(kuò)展等諸多特性，使其更適用于復(fù)雜的高性能商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，因而具有非常廣闊的發(fā)展前景。


附圖1為傳統(tǒng)的基于計(jì)算資源為中心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為基于高速交換為中心的新型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)示意圖。
實(shí)施方式下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容以一個(gè)具體實(shí)例來(lái)描述實(shí)現(xiàn)這一體系結(jié)構(gòu)的過(guò)程。
正如

發(fā)明內(nèi)容
中所描述的，本系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主要包括高速信息交換單元(1)，內(nèi)含高速交換模塊(2)、通訊轉(zhuǎn)換模塊(3)、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊(4)，一組處理單元(5)連接于高速交換模塊，一組通訊單元(6)連接于通訊轉(zhuǎn)換模塊，一組存儲(chǔ)單元(7)連接于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊。
在這一體系結(jié)構(gòu)中所提到的資源模塊主要包括處理單元、通訊單元和存儲(chǔ)單元。處理單元可以采用通用的計(jì)算資源設(shè)備，如PC、服務(wù)器、小型機(jī)等；通訊單元可以采用通用的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，如以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、集線器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；存儲(chǔ)單元也可以采用通用的存儲(chǔ)設(shè)備，如光纖磁盤(pán)陣列、SCSI磁盤(pán)陣列、磁帶庫(kù)、磁帶機(jī)等存儲(chǔ)設(shè)備。
此外，高速信息交換單元作為此體系結(jié)構(gòu)的核心，起到協(xié)調(diào)各資源間的通信以及協(xié)議轉(zhuǎn)化等作用，因而對(duì)這一設(shè)備的性能、可用性以及協(xié)議的兼容性要求較高。由于這種新型的體系結(jié)構(gòu)是以高速交換為核心的，所有的數(shù)據(jù)交換和協(xié)議轉(zhuǎn)化工作都需要通過(guò)此設(shè)備來(lái)完成，因而需要此設(shè)備具有較高的通信帶寬和較低的通信延遲等物理特性；同時(shí)，此體系結(jié)構(gòu)主要用于商業(yè)計(jì)算應(yīng)用，因而對(duì)商業(yè)計(jì)算應(yīng)用的傳統(tǒng)傳輸協(xié)議的兼容也顯得至關(guān)重要。而滿足上述要求的高速互連設(shè)備并不多見(jiàn)，比較典型的如Infiniband、PCI-E等新興的總線技術(shù)。
在一個(gè)典型的配置環(huán)境中，我們可以采用4臺(tái)服務(wù)器作為處理單元，2臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)作為通訊單元，2臺(tái)光纖陣列作為存儲(chǔ)單元；高速交換信息單元采用Infiniband交換設(shè)備，其上集成了各個(gè)協(xié)議通信及轉(zhuǎn)換模塊。高速交換模塊負(fù)責(zé)服務(wù)器間數(shù)據(jù)(采用Infiniband本次化協(xié)議)的高速交換，通訊轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)服務(wù)器與以太網(wǎng)交換機(jī)通信時(shí)的數(shù)據(jù)包格式的轉(zhuǎn)換，而存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)服務(wù)器與光纖陣列通信時(shí)的數(shù)據(jù)包各式的轉(zhuǎn)換。同時(shí)，通過(guò)相應(yīng)的管理軟件的支持來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)資源的靈活配置及擴(kuò)展，從而構(gòu)建出適用于商業(yè)計(jì)算應(yīng)用特點(diǎn)的高性能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)。
我們提出的新型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)以高速信息交換單元為核心，通過(guò)整合計(jì)算資源、通訊資源和存儲(chǔ)資源及協(xié)調(diào)資源間的均衡配置，以使應(yīng)用發(fā)揮最大的效能。如圖2所示，本系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主要包括高速信息交換單元(1)，內(nèi)含高速交換模塊(2)、通訊轉(zhuǎn)換模塊(3)、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊(4)，一組處理單元(5)連接于高速交換模塊，一組通訊單元(6)連接于通訊轉(zhuǎn)換模塊，一組存儲(chǔ)單元(7)連接于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊。
高速信息交換單元作為此體系結(jié)構(gòu)的核心，起到協(xié)調(diào)各資源間的通信以及協(xié)議轉(zhuǎn)化等作用。其中高速交換模塊主要負(fù)責(zé)處理單元之間數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)包的高速交換任務(wù)，采用專用的高速交換協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)；通訊轉(zhuǎn)換模塊的作用為在處理單元與通訊單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換任務(wù)，把以太網(wǎng)包格式轉(zhuǎn)換成處理單元本地協(xié)議可識(shí)別的包格式；存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊的作用為在處理單元與存儲(chǔ)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換任務(wù)，把光纖或SCSI協(xié)議包格式轉(zhuǎn)換成處理單元本地協(xié)議可識(shí)別的包格式。
與傳統(tǒng)的以計(jì)算資源為核心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)相比，這種新型的體系結(jié)構(gòu)具有高可用性、高可擴(kuò)展，以及基于模塊化部件靈活配置等特性。
其中，高可用性的實(shí)現(xiàn)方式描述如下在這種新型體系結(jié)構(gòu)中，處理單元、通訊單元、存儲(chǔ)單元在各自的資源組中是相互冗余配置的，在某個(gè)資源單元發(fā)生故障時(shí)(如處理單元)，相應(yīng)的冗余配置部件會(huì)接管此故障部件繼續(xù)工作，從而提高系統(tǒng)的整體可用性。
高可擴(kuò)展的實(shí)現(xiàn)方式描述如下在這種新型體系結(jié)構(gòu)中，處理單元、通訊單元、存儲(chǔ)單元在設(shè)備端口范圍內(nèi)高度擴(kuò)展，即各資源單元的擴(kuò)展性僅限于高速信息交換單元內(nèi)高速交換模塊、通訊轉(zhuǎn)換模塊以及存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊的端口數(shù)，在端口允許范圍內(nèi)靈活擴(kuò)展。
權(quán)利要求
1.一種新型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，其特征在于以高速信息交換單元為核心，通過(guò)整合計(jì)算資源、通訊資源和存儲(chǔ)資源及協(xié)調(diào)資源間的均衡配置，使體系結(jié)構(gòu)發(fā)揮最大的效能，該系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)包括高速信息交換單元(1)，內(nèi)含高速交換模塊(2)、通訊轉(zhuǎn)換模塊(3)、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊(4)，其中，一組處理單元(5)連接于高速交換模塊，一組通訊單元(6)連接于通訊轉(zhuǎn)換模塊，一組存儲(chǔ)單元(7)連接于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊，其中高速信息交換單元(1)是體系結(jié)構(gòu)的核心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各資源間的通信以及協(xié)議的轉(zhuǎn)化；高速交換模塊(2)主要負(fù)責(zé)處理單元之間數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)包的高速交換，采用專用的高速交換協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)；通訊轉(zhuǎn)換模塊(3)在處理單元與通訊單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換，把以太網(wǎng)包格式轉(zhuǎn)換成處理單元本地協(xié)議可識(shí)別的包格式；存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊(4)的作用為在處理單元與存儲(chǔ)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換任務(wù)，把光纖或SCSI協(xié)議包格式轉(zhuǎn)換成處理單元本地協(xié)議可識(shí)別的包格式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以高速交換為中心的服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，其特征在于在體系結(jié)構(gòu)中，處理單元、通訊單元、存儲(chǔ)單元在各自的資源組中相互冗余配置，當(dāng)某個(gè)資源單元發(fā)生故障時(shí)，相應(yīng)的冗余配置部件接管故障部件繼續(xù)工作，從而提高系統(tǒng)的整體可用性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以高速交換為中心的服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，其特征在于在體系結(jié)構(gòu)中，處理單元、通訊單元、存儲(chǔ)單元在設(shè)備端口范圍內(nèi)，各資源單元的擴(kuò)展性僅限于高速信息交換單元內(nèi)高速交換模塊、通訊轉(zhuǎn)換模塊以及存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊的端口數(shù)，在端口允許范圍內(nèi)靈活擴(kuò)展。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以高速交換為中心的服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，其特征在于體系結(jié)構(gòu)中的處理單元、通訊單元、存儲(chǔ)單元作為系統(tǒng)內(nèi)的模塊化部件，具有靈活配置的功能，這種功能包括從系統(tǒng)中添加部件或刪除部件的操作，這種靈活性體現(xiàn)在添加和刪除某一模塊時(shí)，不用對(duì)其他模塊進(jìn)行復(fù)雜的配置，以減少系統(tǒng)管理的復(fù)雜程度；
全文摘要
本發(fā)明描述了一種新型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，是一種具有高可用、高可擴(kuò)展、基于模塊化配置特征的服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)以高速信息交換單元為核心，通過(guò)整合計(jì)算資源、通訊資源和存儲(chǔ)資源，及協(xié)調(diào)資源間的均衡配置，以使應(yīng)用發(fā)揮最大的效能。本系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主要包括高速信息交換單元(1)，內(nèi)含高速交換模塊(2)、通訊轉(zhuǎn)換模塊(3)、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊(4)，一組處理單元(5)連接于高速交換模塊，一組通訊單元(6)連接于通訊轉(zhuǎn)換模塊，一組存儲(chǔ)單元(7)連接于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊。該服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)點(diǎn)是，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的以計(jì)算資源為核心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的不足，使其體系結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的資源均衡配置、靈活擴(kuò)展等諸多特性，使其更適用于復(fù)雜的高性能商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，因而具有非常廣闊的發(fā)展前景。
文檔編號(hào)H04L12/28GK101026575SQ200710013860
公開(kāi)日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2007年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者王恩東, 尹宏偉, 胡雷釣, 李金 , 王守昊, 公維峰 申請(qǐng)人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司