專利名稱：具有結(jié)構(gòu)模塊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的制作方法
具有結(jié)構(gòu)模塊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
背景技術(shù)：
典型刀片系統(tǒng)包括用于保持多個(gè)“刀片”的機(jī)架。每個(gè)刀片可以包括一個(gè)或多個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)，其中的每一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)處理器和關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器。機(jī)架可以包括提供功率和連接性的背板，輸入/輸出(I/o)連接性包括網(wǎng)絡(luò)連接性和刀片間連接性。在某些刀片系統(tǒng)中，跨越兩個(gè)或更多刀片的前連接器桿提供或補(bǔ)充刀片間連接性。在某些刀片系統(tǒng)中，刀片間連接性提供與不同刀片相關(guān)聯(lián)的處理器刀片之間的高速緩存相干操作。這允許一組刀片作為單個(gè)更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)而不是作為碰巧在同一機(jī)架中的單獨(dú)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作?？梢酝ㄟ^將先前生成刀片與更有能力的更新生成刀片交換來方便地更新刀片系統(tǒng)。在這種意義上，刀片系統(tǒng)提供針對(duì)報(bào)廢的障礙，并且允許在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)分期償還客戶的投資，降低所有權(quán)的總成本。


圖1是根據(jù)實(shí)施例的模塊化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的示意圖。圖2是圖1的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊的示意圖。圖3是可在圖1的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的過程的流程圖。圖4是用于模塊交換操作的流程圖且示出了根據(jù)實(shí)施例的刀片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的前視圖和側(cè)視圖。圖5是圖4的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的機(jī)架的前示意圖。圖6是圖4的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的刀片的示意圖。圖7是圖4的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊的示意圖。圖8是圖4的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊的示意圖。圖9是圖4的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊的示意圖。圖10是可在圖4的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的過程的流程圖。圖11是用于可安裝在圖4的系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)模塊的示意圖。圖12是用于可安裝在圖4的系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)模塊的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1中所示的模塊化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100包括機(jī)架101、節(jié)點(diǎn)模塊NI和N2以及提供路由109的結(jié)構(gòu)模塊107，通過路由109，節(jié)點(diǎn)模塊NI和N2相互通信。為此，結(jié)構(gòu)模塊107包括在其頂面109上的用于連接到各節(jié)點(diǎn)模塊、例如節(jié)點(diǎn)模塊NI和N2的連接器Cl和C2，如圖2中所示?？梢栽谀軌蛉コ?jié)點(diǎn)模塊NI和N2的同一縱向維度上(給定圖1的前視圖，進(jìn)入頁面或從頁面出來)，在過程段301處插入或去除結(jié)構(gòu)模塊107?？梢岳缱鳛閱蝹€(gè)計(jì)算機(jī)與在過程段302處安裝(這可以在過程段301的去除之前或插入之后發(fā)生)的結(jié)構(gòu)模塊107合作地運(yùn)行節(jié)點(diǎn)模塊NI和N2。在本文中，“模塊”指的是能夠插入機(jī)架中的硬件實(shí)體。術(shù)語“節(jié)點(diǎn)模塊”和“結(jié)構(gòu)模塊”是相對(duì)于彼此定義的，使得“結(jié)構(gòu)模塊”是被配置成提供節(jié)點(diǎn)模塊之間或之中的通信連接性的模塊。節(jié)點(diǎn)模塊可以包括通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)模塊(提供處理、存儲(chǔ)和通信，例如I/O和聯(lián)網(wǎng))、強(qiáng)調(diào)一個(gè)數(shù)據(jù)處理功能的模塊，例如存儲(chǔ)模塊、連接性模塊(例如，專用于一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī))、專用硬件(例如，傳感器和控制器)。“處理器模塊”是包括一個(gè)或多個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)(其中的每一個(gè)可以包括一個(gè)或多個(gè)處理器和存儲(chǔ)器)的計(jì)算機(jī)模塊。本文中的“刀片”指的是具有物理上“薄”配置的一種類型的節(jié)點(diǎn)模塊。不同于其中由背板或中平面(midplane)來提供連接性的系統(tǒng)，系統(tǒng)100允許在不替換整個(gè)機(jī)架的情況下將連接性升級(jí)。結(jié)構(gòu)通常可以容納少量的計(jì)算機(jī)(例如，處理器)升級(jí)，但是最后被新計(jì)算機(jī)的能力勝過。通過更多代的升級(jí)，使用可替換結(jié)構(gòu)模塊允許保持機(jī)架，例如達(dá)十年或以上而不是僅幾年。此外，結(jié)構(gòu)模塊107不妨礙前后氣流。相對(duì)于使用前連接器條來提供刀片間連接性的系統(tǒng)，改善了可維修性，因?yàn)椴槐厝コY(jié)構(gòu)模塊107以替換連接的節(jié)點(diǎn)模塊。刀片系統(tǒng)400包括機(jī)架401、垂直相鄰的一對(duì)各行刀片(節(jié)點(diǎn)模塊)BlO和B20以及結(jié)構(gòu)模塊FM1、FM2和FM3，如圖4中所示。行BlO包括刀片B11、B12、B13和B14。行B20包括刀片B21、B22、B23和B24。其他實(shí)施例提供不同的行數(shù)和每行不同的刀片數(shù)。并且，替換實(shí)施例提供用于給定數(shù)目的刀片行的不同數(shù)目的結(jié)構(gòu)模塊。例如，可以省略頂部和底部結(jié)構(gòu)模塊，諸如圖4中的FMl和FM3。如用于刀片B24和結(jié)構(gòu)模塊FM2的圖3的下半中所示，刀片B11-B14、刀片B21-B24和結(jié)構(gòu)模塊FM1-FM3全部是使用縱向運(yùn)動(dòng)通過機(jī)架401的正面403可去除和可插入的。在本文中，使用水平一垂直一縱向坐標(biāo)系統(tǒng)。“水平”是其中一行的刀片間隔開的維度；例如刀片B11-B14被沿著水平維度從左到右布置，“垂直”是其中結(jié)構(gòu)模塊與被與之相連的一行刀片間隔開的維度；例如，結(jié)構(gòu)模塊FMlJf B10、結(jié)構(gòu)模塊FM2、行B20以及結(jié)構(gòu)模塊FM3被沿著垂直維度從下到上布置?！翱v向”指的是用于模塊的插入維度。在所示實(shí)施例中，這些維度基本上相互正交，換言之，每對(duì)維度定義超過45°的銳角或直角，使得其比對(duì)準(zhǔn)更垂直。在本文中，將在坐標(biāo)系的上下文中解釋諸如“前”、“后”、“頂部”、“底部”、“左”、“右”、“上”和“下”的術(shù)語。在圖5中單獨(dú)示出的機(jī)架401提供刀片(節(jié)點(diǎn)模塊)狹槽501以及結(jié)構(gòu)-模塊狹槽503，用于接納、引導(dǎo)以及固定刀片和結(jié)構(gòu)模塊。在某些實(shí)施例中，可以用通過結(jié)構(gòu)模塊的計(jì)算機(jī)一網(wǎng)絡(luò)鏈接將例如網(wǎng)絡(luò)模塊的其他節(jié)點(diǎn)模塊安裝在垂直刀片狹槽中。另外，機(jī)架401提供用于所有模塊(包括刀片)的電源連接505和例如與用于所有刀片的外圍設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)連接。其他實(shí)施例包括用于固定模塊和用于實(shí)現(xiàn)刀片與結(jié)構(gòu)模塊之間的連接的凸輪和夾持機(jī)構(gòu)。并且，在某些實(shí)施例中，機(jī)架包括集成冷卻、例如風(fēng)扇或液體冷卻特征。并且，在某些實(shí)施例中，提供管理特征，例如虛擬端口。刀片B12-B14和B21-B24類似于參考圖6所述的B11。刀片Bll是包括兩個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)Pl和P2的處理器模塊。在替換實(shí)施例中，刀片可以包括一個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)或多于兩個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)；不同的刀片可以具有不同數(shù)目的處理器和每個(gè)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)器量。處理器節(jié)點(diǎn)NI包括四個(gè)處理器CP1、存儲(chǔ)器(RAM) MEl以及儲(chǔ)存器(ST1)。處理器節(jié)點(diǎn)N2包括四個(gè)處理器CP2、存儲(chǔ)器(RAM)ME2以及儲(chǔ)存器(ST2)。處理器節(jié)點(diǎn)Pl和P2被耦合，使得其能夠相干地操作一即，如同存儲(chǔ)器MEl和ME2組成能夠直接被節(jié)點(diǎn)NI和N2的任何處理器尋址的統(tǒng)一存儲(chǔ)器。
刀片Bll包括頂部連接器611和底部連接器613以便連接到垂直相鄰結(jié)構(gòu)模塊，例如在圖4中分別地模塊FM2和FM1。可以將每個(gè)刀片配置成使得其頂部和底部連接器中的零個(gè)、一個(gè)或兩個(gè)是活動(dòng)的。刀片Bll還在其背面635上包括分別用于接收功率和建立專用連接性(例如，諸如用于管理)的電源和網(wǎng)絡(luò)連接器621和623。連接器621和623分別在刀片Bll的頂部631和底部633上，比其前面637更多地朝向刀片Bll的后面635。各種實(shí)施例采用不同的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)與通信信號(hào)的連接性:(a)卡邊緣連接器，其中，刀片模塊的卡邊緣在兩個(gè)相鄰連接器之間滑動(dòng)，(b)凸輪向下或向上致動(dòng)，其中，刀片經(jīng)由凸輪動(dòng)作滑入并被抵靠著擱架上的傳統(tǒng)連接器向下壓緊，(c)撓曲電纜連接器，其中，刀片使用凸輪動(dòng)作滑入，并且連接器的撓曲電纜擴(kuò)展部分被抵靠著擱架向下或向上壓緊，以及(d)光學(xué)互連系統(tǒng)，其中，擱架包含光學(xué)“跡線”(例如，波導(dǎo))和連接可以用滑動(dòng)、自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的一組光學(xué)連接器來實(shí)現(xiàn)。在圖7中表示結(jié)構(gòu)模塊FM2。路由膠合邏輯701提供用于完整8 X 8路由的交換星形布局(使用虛線示出的連接器在結(jié)構(gòu)模塊FM2的底部上)?？梢越?jīng)由結(jié)構(gòu)模塊FM2的前面板或用連接到刀片系統(tǒng)400的管理站來選擇特定路由。除路由之外，路由膠合邏輯701提供諸如信號(hào)緩沖和窺探濾波的其他膠合功能。在圖8中表不結(jié)構(gòu)模塊FM1。其適合于將一行中的兩個(gè)最右刀片和兩個(gè)最左刀片耦合。在圖9中描繪了結(jié)構(gòu)模塊FM3。其適合于在一行中連接四個(gè)刀片。在替換實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)模塊具有在其頂面上的圖8中所示的圖案和連接器及在其底面上的圖9的圖案和連接器；其他替換實(shí)施例可以在其頂面和底面上具有不同的圖案，在某些此類實(shí)施例中，可以通過將在其頂面和底面上具有不同圖案(和連接器)的結(jié)構(gòu)模塊倒轉(zhuǎn)來改變連接配置，即使結(jié)構(gòu)模塊本身不是動(dòng)態(tài)可重配置的。實(shí)際上，可以用通信連接地結(jié)構(gòu)模塊FM2且未通信耦合到結(jié)構(gòu)模塊FMl和FM3的刀片來操作圖4的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)400，例如，在圖10中以流程圖繪出的過程1000的過程段1001處。為了準(zhǔn)備修理或替換結(jié)構(gòu)模塊FM2，過程段1002提供使結(jié)構(gòu)模塊FM2與被與之相連的任何刀片之間的連接中斷。如果期望相干地運(yùn)行這些刀片中的某些，則可以使用其他結(jié)構(gòu)模塊例如結(jié)構(gòu)模塊FMl和FM3在過程段1003處將其重新連接。這可能不會(huì)導(dǎo)致由結(jié)構(gòu)模塊FM2提供的精確配置，但仍可以對(duì)單獨(dú)地運(yùn)行刀片加以改善?？梢栽谶^程段1004處縱向地去除結(jié)構(gòu)模塊FM2。可以在過程段1005處修理、倒轉(zhuǎn)或替換已去除的結(jié)構(gòu)模塊。一旦修理完成、模塊被倒轉(zhuǎn)或發(fā)現(xiàn)替換，則可以在過程段1006處縱向地插入結(jié)果得到的結(jié)構(gòu)模塊。為了經(jīng)由新插入的結(jié)構(gòu)模塊的連接來實(shí)現(xiàn)相干處理，可以使到其他結(jié)構(gòu)模塊的通信連接中斷，并在過程段1007處建立到新插入模塊的通信連接。在圖11和12中分別示出了幾個(gè)其他結(jié)構(gòu)模塊FM4和FM5。結(jié)構(gòu)模塊FM4提供兩節(jié)點(diǎn)刀片的垂直對(duì)之間的四點(diǎn)連接。因此，例如將刀片Bll的兩個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)和刀片B21的兩個(gè)處理器節(jié)點(diǎn)分組以形成相干地運(yùn)行的四處理器節(jié)點(diǎn)組。結(jié)構(gòu)模塊FM5提供用于四個(gè)刀片的左右塊的八點(diǎn)連接。刀片系統(tǒng)400提供許多其他膠合和無膠合配置的結(jié)構(gòu)模塊。并且，通信連接可以是電學(xué)、光學(xué)或兩者的。某些結(jié)構(gòu)模塊可以通過使結(jié)構(gòu)模塊垂直地倒轉(zhuǎn)、即在繞縱軸的180°旋轉(zhuǎn)之后將其安裝來提供不同的連接配置。某些結(jié)構(gòu)模塊可以具有固定配置；其他的可以在安裝的同時(shí)是可重配置的?？梢酝ㄟ^使用頂部和底部刀片連接器兩者使用多于一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊來實(shí)現(xiàn)連接?？梢酝ㄟ^刀片的處理器節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)此類連接。并且，具體設(shè)計(jì)的刀片可以允許上和下結(jié)構(gòu)模塊之間的直接連接。例如，圖4的刀片B21提供結(jié)構(gòu)模塊FM2和FM3之間的直接連接。系統(tǒng)400因此提供客戶可安裝結(jié)構(gòu)模塊“擱架”；一般地，這可能意味著當(dāng)其被使用時(shí)，僅支付用于高速刀片至刀片連接性的成本?？梢元?dú)立地對(duì)連接刀片進(jìn)行維修或升級(jí)?？梢愿鶕?jù)安裝的結(jié)構(gòu)模塊的性質(zhì)針對(duì)多種配置來啟用一個(gè)機(jī)架。并且，在其水平定向中，結(jié)構(gòu)模塊不妨礙前后氣流，不同于傳統(tǒng)的前平面或中平面。此外，可以獨(dú)立地對(duì)互連擱架本身進(jìn)行維修或升級(jí)。在其他刀片系統(tǒng)中，刀片可以是可通過機(jī)架的正面互換的，同時(shí)，結(jié)構(gòu)模塊是可通過后面互換的。此配置可以允許通過鄰接而不是相互滑動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)與刀片之間的連接。某些刀片系統(tǒng)使用單面圖案；為了連接到上面和下面的刀片，可以將背靠背地插入一對(duì)結(jié)構(gòu)模塊。背靠背連接可以提供結(jié)構(gòu)模塊之間和因此各行刀片之間的層間連接。某些刀片系統(tǒng)使用水平和垂直結(jié)構(gòu)模塊(和相應(yīng)的狹槽)，限定“cubbie孔”的矩形陣列，其每個(gè)可以保持多個(gè)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)刀片。在某些實(shí)施例中，被配置成保持處理器模塊和一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)模塊的機(jī)架未被填充，即，當(dāng)前未保持任何處理器模塊或結(jié)構(gòu)模塊。在其他實(shí)施例中，此類機(jī)架部分地或完全被其他類型的模塊填充，例如，具有主要用途的模塊，除數(shù)據(jù)處理或模塊間路由之外，例如數(shù)據(jù)輸入或輸出端或二者。本文中的“相干地”適用于多處理器系統(tǒng)，對(duì)于該多處理器系統(tǒng)而言，多處理器將公共或共同存儲(chǔ)器視為具有單個(gè)一致狀態(tài)的統(tǒng)一整體?！皡f(xié)作地”意指交互地工作(例如相干地或不相干地)以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。在本文中，“系統(tǒng)”是一組交互元件，其中，以示例而非限制的方式，該元件可以是機(jī)械部件、電氣元件、原子、在存儲(chǔ)介質(zhì)中編碼的指令的物理編碼形式以及過程段。在本說明書中，出于說明性目的討論了相關(guān)技術(shù)。標(biāo)記為“現(xiàn)有技術(shù)”的相關(guān)技術(shù)(如果有的話)是經(jīng)許可的現(xiàn)有技術(shù)。未標(biāo)記為“現(xiàn)有技術(shù)”的相關(guān)技術(shù)不是經(jīng)許可的現(xiàn)有技術(shù)。所示及其他所示實(shí)施例以及其修改和在其上的變型在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括被配置成保持節(jié)點(diǎn)模塊和結(jié)構(gòu)模塊的機(jī)架，所述節(jié)點(diǎn)模塊包括以水平行的節(jié)點(diǎn)模塊布置的節(jié)點(diǎn)模塊，所述機(jī)架被配置成將所述結(jié)構(gòu)模塊保持于在所述行上面或下面的位置，使得所述結(jié)構(gòu)模塊在物理上被連接到所述節(jié)點(diǎn)模塊中的至少兩個(gè)，從而提供其之間的通信連接性，所述機(jī)架被配置成接受所述節(jié)點(diǎn)模塊和所述結(jié)構(gòu)模塊的縱向插入。
2.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述機(jī)架被配置成在被所述機(jī)架保持時(shí)向所述節(jié)點(diǎn)模塊提供功率。
3.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括被插入所述機(jī)架中的所述節(jié)點(diǎn)模塊和所述結(jié)構(gòu)模塊，所述節(jié)點(diǎn)模塊包括處理器模塊，所述結(jié)構(gòu)模塊提供所述處理器模塊中的至少兩個(gè)之間的相干處理。
4.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述機(jī)架被配置成垂直地保持相鄰的成對(duì)水平行的節(jié)點(diǎn)模塊和多個(gè)結(jié)構(gòu)模塊，所述結(jié)構(gòu)模塊中的至少一個(gè)被設(shè)置在每個(gè)垂直相鄰的成對(duì)所述水平行之間。
5.按權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，包括所述垂直相鄰的成對(duì)水平行的節(jié)點(diǎn)模塊和多個(gè)結(jié)構(gòu)模塊，所述節(jié)點(diǎn)模塊包括處理器模塊，被通信耦合到所述處理器模塊中的至少兩個(gè)的所述結(jié)構(gòu)模塊的第一結(jié)構(gòu)模塊，從而提供其之間的相干處理。
6.按權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述結(jié)構(gòu)模塊被配置成在未被從所述機(jī)架去除的情況下響應(yīng)于命令而提供相干處理器模塊的不同分組。
7.按權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述結(jié)構(gòu)模塊中的至少一個(gè)被配置成提供所述行中的不同一些的處理器模塊之間的無膠合相干處理。
8.按權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述結(jié)構(gòu)模塊能夠根據(jù)其物理倒轉(zhuǎn)狀態(tài)而提供相干處理器模塊的不同分組。
9.一種過程,包括: 將結(jié)構(gòu)模塊縱向地插入一行節(jié)點(diǎn)模塊上面或下面的位置中或從其上面或下面的位置將所述結(jié)構(gòu)模塊去除；以及 使用由所述結(jié)構(gòu)模塊在節(jié)點(diǎn)模塊之間實(shí)現(xiàn)的連接協(xié)作地運(yùn)行節(jié)點(diǎn)模塊。
10.按權(quán)利要求9所述的過程，其中，所述位置在兩個(gè)垂直相鄰行的節(jié)點(diǎn)模塊之間，所述運(yùn)行涉及使用通過所述結(jié)構(gòu)模塊的通信連接協(xié)作地從所述行中的不同一些運(yùn)行節(jié)點(diǎn)模塊。
11.按權(quán)利要求9所述的過程，包括在所述結(jié)構(gòu)模塊被插入所述位置中的同時(shí)去除所述行的所述節(jié)點(diǎn)模塊中的一個(gè)。
12.按權(quán)利要求9所述的過程，還包括在所述結(jié)構(gòu)模塊在所述位置上的同時(shí)，重配置所述結(jié)構(gòu)模塊，從而將一組節(jié)點(diǎn)模塊變成相干地運(yùn)行各組處理器模塊。
13.按權(quán)利要求9所述的過程，還包括 通過設(shè)置在所述結(jié)構(gòu)模塊之間的所述節(jié)點(diǎn)模塊中的一個(gè)將所述結(jié)構(gòu)模塊和另一結(jié)構(gòu)模塊通信地耦合。
14.按權(quán)利要求9所述的過程，其中，所述插入或去除包括去除所述結(jié)構(gòu)模塊，并在相對(duì)于其先前的定向倒轉(zhuǎn)的情況下將其重新插入。
15.按權(quán)利要求9所述的過程，其中，所述節(jié)點(diǎn)模塊中的至少某些是處理器模塊，以及其中，在所述運(yùn)行期間，所述 結(jié)構(gòu)模塊提供一組處理器模塊的無膠合相干運(yùn)行。
全文摘要
機(jī)架被配置成保持至少一個(gè)水平行的節(jié)點(diǎn)模塊和結(jié)構(gòu)模塊。可以將結(jié)構(gòu)模塊定位于該行上面或下面，使得其能夠?qū)蓚€(gè)或更多節(jié)點(diǎn)模塊通信地耦合?？梢钥v向地將節(jié)點(diǎn)模塊和結(jié)構(gòu)模塊中的每一個(gè)插入機(jī)架中和從機(jī)架去除。
文檔編號(hào)G06F1/16GK103097977SQ201080069127
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者M.戈德斯泰因, D.C.莫里斯, M.R.克勞澤 申請(qǐng)人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)