一种计算系统之间处理单元互连的系统及方法
【专利摘要】本发明提供一种计算系统之间处理单元互连的系统及方法。该系统包括至少两个计算系统，每一个计算系统中包括两个处理单元，该两个处理单元通过快速通道互联(QPI)总线进行板内互连；不同计算系统中的任意两个处理单元通过(QPI)总线进行板间互连，实现所述至少两个计算系统中的任意两个处理单元的连接。本发明能够以紧耦合方式将不同计算系统的处理单元直接连接。
【专利说明】一种计算系统之间处理单元互连的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机【技术领域】，特别涉及一种计算系统之间处理单元互连的系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前，计算系统内部包括一个或多个处理单元，从而完成各种业务处理。处理单元往往都采用集中式的架构设计，单个或多个处理单元集成在一个系统中。这种设计增强了系统中的孤岛效应，如果单个处理器单元遇到故障，会影响整个计算系统的稳定性。
[0003]为了解决上述问题，扩展单个计算系统的处理能力，可以将不同计算系统中的处理单元互连，目前互连的方式为:通过以太网设备、PCIE接口设备或者其他接口设备，将不同计算系统中的处理单元连接在一起。
[0004]可见，在现有技术中，不同计算系统中的处理单元必须通过额外的接口设备实现间接互连，是一种松耦合的连接方式，从而增加了处理单元之间通信的延时，而且也不利于处理单元之间高速信号的传输。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种计算系统之间处理单元互连的系统及方法，能够以紧耦合方式将不同计算系统的处理单元直接连接。
[0006]一种计算系统之间处理单元互连的系统，包括至少两个计算系统，每一个计算系统中包括两个处理单元，该两个处理单元通过快速通道互联(QPI)总线进行板内互连；
[0007]不同计算系统中的任意两个处理单元通过QPI总线进行板间互连，实现所述至少两个计算系统中的任意两个处理单元的连接。
[0008]包括2个所述计算系统，
[0009]一个计算系统中的每一个处理单元通过QPI总线与另一个计算系统中的两个处理单元分别进行板间互连。
[0010]包括4个所述计算系统，其中，
[0011]第一计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第三计算系统中的第一处理单元相连，以及通过QPI总线与第二计算系统中的第二处理单元相连；
[0012]第一计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第二计算系统中的第一处理单元相连，以及通过QPI总线与第四计算系统中的第一处理单元相连；
[0013]第二计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第三计算系统中的第二处理单元相连；
[0014]第二计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第二处理单元相连；
[0015]第三计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第二处理单元相连；
[0016]第三计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第一处理单元相连。
[0017]每一个计算系统中的两个处理单元通过9.2GT/s的QPI总线进行板内互连。
[0018]该系统进一步包括:互连扩展模块，
[0019]所述互连扩展模块与所述至少两个计算系统中每一个处理单元的存储模块相连，以形成存储模块池。
[0020]一种计算系统之间处理单元互连的方法，应用于上述任意一种系统中，所述系统包括至少两个计算系统，每一个计算系统中包括两个处理单元，该两个处理单元通过QPI总线进行板内互连；
[0021]该方法包括:将不同计算系统中的任意两个处理单元通过QPI总线进行板间互连，实现所述至少两个计算系统中的任意两个处理单元的连接。
[0022]当包括2个所述计算系统时，所述将不同计算系统中的任意两个处理单元通过QPI总线进行板间互连包括:
[0023]将一个计算系统中的每一个处理单元通过QPI总线与另一个计算系统中的两个处理单元分别进行板间互连。
[0024]当包括4个所述计算系统时，所述将不同计算系统中的任意两个处理单元通过QPI总线进行板间互连包括:
[0025]将第一计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第三计算系统中的第一处理单元相连，以及通过QPI总线与第二计算系统中的第二处理单元相连；
[0026]将第一计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第二计算系统中的第一处理单元相连，以及通过QPI总线与第四计算系统中的第一处理单元相连；
[0027]将第二计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第三计算系统中的第二处理单元相连；
[0028]将第二计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第二处理单元相连；
[0029]将第三计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第二处理单元相连；
[0030]将第三计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第一处理单元相连。
[0031]该方法进一步包括:设置互连扩展模块，
[0032]将所述互连扩展模块与所述至少两个计算系统中每一个处理单元的存储模块相连，以形成存储模块池。
[0033]该方法进一步包括:根据业务负载和业务类型，对所述至少两个计算系统中各个处理单元的计算资源进行统一划分和配置。
[0034]本发明实施例提出了一种计算系统之间处理单元互连的系统及方法，能够利用QPI总线以紧耦合方式将不同计算系统的处理单元直接连接在一起，无需借助其他额外的接口设备，因此不需要通过接口设备相连时所需的数据转发等处理，从而降低了处理单元之间通信的延时，而且也有利于处理单元之间高速信号的传输。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是本发明一个实施例中双计算系统四处理器扩展互联结构示意图。
[0036]图2是本发明一个实施例中四计算系统八处理器扩展互联结构示意图。
[0037]图3是本发明一个实施例中单计算系统中构建存储池的结构示意图。
[0038]图4是本发明一个实施例中双计算系统中构建存储池的结构示意图。
[0039]图5是本发明一个实施例中四计算系统中构建存储池的结构示意图。
[0040]图6是本发明一个实施例中单计算系统内部的一种结构示意图。
【具体实施方式】
[0041]本发明一个实施例提出了一种计算系统之间处理单元互连的系统，包括至少两个计算系统，每一个计算系统中包括两个处理单元，该两个处理单元通过快速通道互联(QuickPath Interconnect, QPI)总线进行板内互连；
[0042]不同计算系统中的任意两个处理单元通过QPI总线进行板间互连，实现所述至少两个计算系统中的任意两个处理单元的连接。
[0043]可见，本发明的该实施例能够利用QPI总线以紧耦合方式将不同计算系统的处理单元直接连接在一起，无需借助其他额外的接口设备，因此不需要通过接口设备相连时所需的数据转发等处理，从而降低了处理单元之间通信的延时，而且也有利于处理单元之间高速信号的传输。
[0044]进一步地，本发明的该实施例是一种紧耦合式基于QPI高速总线的可扩展互联式的计算机体系架构设计，通过这种可扩展的高速互连架构，可以支持在单个计算系统中多个处理单元间的线性扩展，同时该体系架构可以充分根据业务负载和业务类型，对计算机的计算资源进行划分和配置，从而达到系统资源的最优化配置。
[0045]进一步地，本发明实施例基于QPI高速总线的多计算系统扩展架构设计，能有效孤立系统中的单点故障，提高整个系统的稳定性。
[0046]在本发明的一些实施例中，计算系统的个数可以为2个，此时，计算系统之间处理单元的互连结构可以参见图1。图1中，包括计算系统N和计算系统N+1共2个计算系统，每个计算系统中都包括处理单元I和处理单元2，其中，
[0047]板内互连方式为:在计算系统N和计算系统N+1中，处理单元I和处理单元2都通过QPI总线进行板内互连；
[0048]板间互连方式为:对于计算系统N，处理单元I通过QPI总线与计算系统N+1中的处理单元I和处理单元2分别进行板间互连；而且，计算系统N中，处理单元2通过QPI总线与计算系统N+1中的处理单元I和处理单元2分别进行板间互连。
[0049]参见图1，按照上述拓扑连接后任意计算系统中的处理单元可以直接与自身以及另外计算系统中的任意一个处理单元间实现数据的交换和通信，这样可以有效提高系统中处理单元间数据通讯的效率，同时可以通过QPI互连将系统扩展为I个具有4个处理单元的合成整系统，提升原有系统的计算性能。
[0050]在本发明的另一些实施例中，计算系统的个数可以为4个，其中在每个计算系统中有2个处理单元组成，同时每个处理单元具有2个互连端口 Pl和P2，通过QPI互连总线可以将4个计算系统合成为I个支持8处理单元的合成整系统，此时，计算系统之间处理单元的互连结构可以参见图2。图2中，包括计算系统N、计算系统N+1、计算系统N+2和计算系统N+3、共4个计算系统，每个计算系统中都包括2个处理单元，其中，
[0051]板内互连方式为(图2中未示出):计算系统N中，处理单元O通过QPI总线与处理单元I互连；计算系统N+1中，处理单元2通过QPI总线与处理单元3互连；计算系统N+2中，处理单元4通过QPI总线与处理单元5互连；计算系统N+3中，处理单元6通过QPI总线与处理单元7互连；
[0052]参见图2，板间互连方式为:
[0053]计算系统N中的处理单元I通过QPI总线与计算系统N+2中的处理单元I相连，并且，计算系统N中的处理单元I通过QPI总线与计算系统N+1中的处理单元2相连；
[0054]计算系统N中的处理单元2通过QPI总线与计算系统N+1中的处理单元I相连，并且计算系统N中的处理单元2通过QPI总线与计算系统N+3中的处理单元I相连；
[0055]计算系统N+1中的处理单元I通过QPI总线与计算系统N+2中的处理单元2相连；
[0056]计算系统N+1中的处理单元2通过QPI总线与计算系统N+3中的处理单元2相连；
[0057]计算系统N+2中的处理单元I通过QPI总线与计算系统N+3中的处理单元2相连；
[0058]计算系统N+2中的处理单元2通过QPI总线与计算系统N+3中的处理单元I相连。
[0059]参见图2，通过上述QPI互连拓扑，可以实现将系统扩展为I个具有8个处理单元的合成整系统，将原有处理单元的计算性能提升4倍，同时能有效孤立系统中的单点故障，提高整个系统的稳定性。
[0060]在上述图1和图2所示的结构中，每一个计算系统中的两个处理单元可以通过9.2GT/s的QPI总线进行板内互连。
[0061]为了进一步实现将不同计算系统内的存储模块互连，以便形成存储模块池，从而可以供互连的各个处理单元访问，在本发明系统的一些实施例中，可以进一步包括:互连扩展模块，该互连扩展模块与至少两个计算系统中每一个处理单元的存储模块相连，以形成存储模块池。图3至图5分别示出了单计算系统、双计算系统和四计算系统中，通过互连扩展模块形成存储模块池的示意图。
[0062]参见图3至图5，在新的基于融合架构的紧耦合式支持多计算系统即计算源动态分配的计算机体系架构，以I个单系统双处理单元作为一个基础计算源，通过前面介绍的QPI互连拓扑，2个基础计算源通过互连扩展模块可以动态扩展为I个支持4处理单元的系统，系统计算性能可以提升2倍；同样基于此架构，4个基础计算源通过互连扩展模块可以动态扩展为I个支持8处理单元的系统，系统计算性能可以提升4倍。
[0063]需要说明的是，基于上述本发明实施例的任意一种互连系统，还可以充分根据业务负载和业务类型，对多个计算系统中各个处理单元的计算资源进行统一划分和配置，从而达到系统资源的最优化配置。
[0064]图6是本发明一个实施例中单计算系统内部的一种结构示意图。参见图6，在本发明一个实施例中，每一个计算系统由信息处理单元、集中管理单元、信息采集单元、应用扩展模块、磁盘扩展单元、磁盘存储阵列、互连扩展单元、网络传输单元等组成，处理单元作为计算模块上的核心单元，采用传统X86架构的处理器设计，2个处理单元之间通过两条9.2GT/s的OPI总线进行互连，实现处理单元之间的数据通讯。每个处理单元支持4个独立的内存扩展单元，每个扩展单元可以提供128GB的数据存储容量，同时提供16.7GB/s的数据传输带宽，因此每个处理单元可以提过66.7GB/s的数据传输带宽用作数据的高速传输。单计算源中共有4个I/O扩展控制单元，每个I/O扩展单元都独立通过I组PCIex8的通路与信息处理单元直接连接，可以搭配系统定制的Mezz转换卡，实现PCIe-FC、PCIe-1nfiniband、PCIe-Ethernet应用的转换。集中管理单元通过DMI总线与信息处理单元连接，接收由信息处理单元发送的指令。集中管理单元通过PCIe2.0x4的链路连接网络单元，网络单元支持4条lOGb/s的数据链路，用于连接系统中的网络交换单元，可以将通过网络交换模块传输的计算任务传递到处理单元中进行处理，同时可以将处理单元处理完的数据再通过网络单元进行反馈。磁盘扩展单元与信息处理单元通过PCIe3.0x8的链路连接，可以支持业界通用的LSI或Adaptec公司的磁盘存储方案,可以实现对RAID5、6等高级兼顾性能和安全性存储的应用。磁盘存储阵列同时与存储增强单元和信息处理单元连接，当搭配存储扩展单元时，磁盘存储阵列通过SAS通道与存储扩展单元连接，可以支持传统的SAS/SATA/SSD类型的存储设备。当不搭配存储扩展单元时，磁盘存储阵列通过两个PCIe3.0x4连路与信息处理单元连接，可以对未来的PCIE SSD进行支持，大幅提高计算源系统的磁盘存储性能。互连扩展单元支持I条QPI总线，可以与另外计算源系统中的互连扩展单元进行连接，组成图1或图2中的QPI互连拓扑，实现紧耦合式的多计算源动态扩展，单个QPI总线可以支持9.6GT/s的传输带宽。
[0065]以上对本发明实施例提出的计算系统之间处理单元互连的系统进行了说明。
[0066]本发明一个实施例还提出了一种计算系统之间处理单元互连的方法，应用于上述任意一种结构的互连系统中，该系统包括至少两个计算系统，每一个计算系统中包括两个处理单元，
[0067]该方法包括:该两个处理单元通过QPI总线进行板内互连；将不同计算系统中的任意两个处理单元通过QPI总线进行板间互连，实现所述至少两个计算系统中的任意两个处理单元的连接。
[0068]在本发明的一些实施例中，当包括2个所述计算系统时，所述将不同计算系统中的任意两个处理单元通过QPI总线进行板间互连的处理包括:
[0069]将一个计算系统中的每一个处理单元通过QPI总线与另一个计算系统中的两个处理单元分别进行板间互连。
[0070]在本发明的一些实施例中，当包括4个所述计算系统时，所述将不同计算系统中的任意两个处理单元通过QPI总线进行板间互连包括:
[0071]将第一计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第三计算系统中的第一处理单元相连，以及通过QPI总线与第二计算系统中的第二处理单元相连；将第一计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第二计算系统中的第一处理单元相连，以及通过QPI总线与第四计算系统中的第一处理单元相连；将第二计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第三计算系统中的第二处理单元相连；将第二计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第二处理单元相连；将第三计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第二处理单元相连；将第三计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第一处理单元相连。
[0072]在本发明的一些实施例中，上述方法进一步包括:设置互连扩展模块，
[0073]将所述互连扩展模块与所述至少两个计算系统中每一个处理单元的存储模块相连，以形成存储模块池。
[0074]在本发明的一些实施例中，该方法进一步包括:根据业务负载和业务类型，对所述至少两个计算系统中各个处理单元的计算资源进行统一划分和配置。
[0075]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
[0076]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种计算系统之间处理单元互连的系统，其特征在于，包括至少两个计算系统，每一个计算系统中包括两个处理单元，该两个处理单元通过快速通道互联QPI总线进行板内互连； 不同计算系统中的任意两个处理单元通过QPI总线进行板间互连，实现所述至少两个计算系统中的任意两个处理单元的连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括2个所述计算系统， 一个计算系统中的每一个处理单元通过QPI总线与另一个计算系统中的两个处理单元分别进行板间互连。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括4个所述计算系统，其中， 第一计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第三计算系统中的第一处理单元相连，以及通过QPI总线与第二计算系统中的第二处理单元相连； 第一计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第二计算系统中的第一处理单元相连，以及通过QPI总线与第四计算系统中的第一处理单元相连； 第二计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第三计算系统中的第二处理单元相连； 第二计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第二处理单元相连； 第三计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第二处理单元相连； 第三计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第一处理单元相连。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于， 每一个计算系统中的两个处理单元通过9.2GT/s的QPI总线进行板内互连。
5.根据权利要求1至4中任一所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括:互连扩展模块， 所述互连扩展模块与所述至少两个计算系统中每一个处理单元的存储模块相连，以形成存储模块池。
6.一种计算系统之间处理单元互连的方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5中任一所述的系统中，所述系统包括至少两个计算系统，每一个计算系统中包括两个处理单元，该两个处理单元通过QPI总线进行板内互连； 该方法包括:将不同计算系统中的任意两个处理单元通过QPI总线进行板间互连，实现所述至少两个计算系统中的任意两个处理单元的连接。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当包括2个所述计算系统时，所述将不同计算系统中的任意两个处理单元通过QPI总线进行板间互连包括: 将一个计算系统中的每一个处理单元通过QPI总线与另一个计算系统中的两个处理单元分别进行板间互连。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当包括4个所述计算系统时，所述将不同计算系统中的任意两个处理单元通过QPI总线进行板间互连包括: 将第一计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第三计算系统中的第一处理单元相连，以及通过QPI总线与第二计算系统中的第二处理单元相连； 将第一计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第二计算系统中的第一处理单元相连，以及通过QPI总线与第四计算系统中的第一处理单元相连； 将第二计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第三计算系统中的第二处理单元相连； 将第二计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第二处理单元相连； 将第三计算系统中的第一处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第二处理单元相连； 将第三计算系统中的第二处理单元通过QPI总线与第四计算系统中的第一处理单元相连。
9.根据权利要求6至8中任一所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括:设置互连扩展模块， 将所述互连扩展模块与所述至少两个计算系统中每一个处理单元的存储模块相连，以形成存储模块池。
10.根据权利要求6至8中任一所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括:根据业务负载和业务类型，对所述至少两个计算系统中各个处理单元的计算资源进行统一划分和配置。
【文档编号】G06F13/38GK104408014SQ201410814349
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月23日 优先权日:2014年12月23日
【发明者】王磊 申请人:浪潮电子信息产业股份有限公司