用于提供靈活性和/或可擴展性的計算機架構(gòu)的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]實施例通常涉及計算機架構(gòu)。更具體地，實施例涉及包括將可容納硬件模塊的插槽與一個或多個其它插槽、與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等或其組合直接耦合的外圍部件快速互連(PCIe)鏈路的計算機架構(gòu)。計算機架構(gòu)可包括機架規(guī)模架構(gòu)。
[0002]常規(guī)計算機架構(gòu)可包括專有和/或單獨特制盒，其可能在功能上是不可變更的，可能是不可擴展的，可能是銷售方特定的，可能增加成本，可能浪費空間，等等。此外，常規(guī)架構(gòu)可包括特制機架頂(TOR)交換機來實現(xiàn)工作流。而且，常規(guī)架構(gòu)可包括電纜(例如光纖、銅等)以耦合單獨特制盒與TOR交換機，這可能增加成本，限制帶寬，增加復(fù)雜性，等等。因此，例如，數(shù)據(jù)中心和/或服務(wù)提供者可能由鏈路的帶寬(例如1Gbps)、由使多個固定功能互連的單獨覆蓋、由現(xiàn)有部署、由現(xiàn)有空間、由成本等或其組合限制。
【附圖說明】
[0003]通過閱讀下面的說明書和所附權(quán)利要求并通過參考下面的附圖，實施例的各種優(yōu)點將對本領(lǐng)域中的技術(shù)人員變得明顯，其中:
[0004]圖1A到IE是根據(jù)實施例的示例機架規(guī)模模塊化架構(gòu)的方框圖；
[0005]圖2A和2B是根據(jù)實施例的示例背板配置的透視圖；
[0006]圖3A到3D是根據(jù)實施例的示例硬件模塊的透視圖；
[0007]圖4A到4C是根據(jù)實施例的示例一機架單元實現(xiàn)的透視圖；
[0008]圖5A到5B是根據(jù)實施例的示例二機架單元實現(xiàn)的透視圖；
[0009]圖6是根據(jù)實施例的利用PCIe鏈路的方法的示例的流程圖；
[0010]圖7是根據(jù)實施例的邏輯架構(gòu)的示例的方框圖；
[0011]圖8是根據(jù)實施例的處理器的示例的方框圖；以及
[0012]圖9是根據(jù)實施例的系統(tǒng)的示例的方框圖。
【具體實施方式】
[0013]圖1A到ID是根據(jù)實施例的示例機架規(guī)模模塊化架構(gòu)的方框圖。圖1A示出包括規(guī)定插槽14(14a-14h)以容納硬件模塊的表面12(12a_12h)的機架規(guī)模模塊化架構(gòu)10。硬件模塊可包括任何類型的功能，例如計算功能、存儲功能、安全功能等或其組合。因此，硬件模塊可包括處理器模塊、存儲模塊、安全模塊、聯(lián)網(wǎng)模塊、交換機模塊、微服務(wù)器模塊、外圍部件快速互聯(lián)(PCIe)模塊、圖形模塊、通用I/O卡等或其組合。應(yīng)理解，可利用任何類型的串行鏈路，且為了例證目的描述了 PCIe (例如外圍部件互連/PCI Express規(guī)范3.0,PCI特別興趣小組)。
[0014]架構(gòu)10包括直接耦合每個插槽14 (14a-14h)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18的PCIe鏈路16 (16a-16h)(例如PCIe結(jié)構(gòu))。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18的核心可以按期望被定制和/或被區(qū)別。在一個實例中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18的核心是以太網(wǎng)，且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18是以太網(wǎng)交換機。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18的核心也可包括對工作流的固有支持，例如網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)、開放流(OF)、軟件定義聯(lián)網(wǎng)(SDN)等或其組合。因此，包括PCIe結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的混合結(jié)構(gòu)可合并元件(例如計算、存儲、安全等)以通過提供例如靈活地適應(yīng)部件和/或元件(例如可移除的硬件模塊、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全芯片等)的基于背板的設(shè)計來有效地消除對器件(例如特制機架頂(TOR)交換機)、鋪設(shè)電纜(例如銅、光纖等)等的需要。
[0015]特別地，利用PCIe鏈路16(16a_16h)和/或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18可固有地允許在每個插槽14(14a-14h)之間的通信，而不需要對軟件的變化。在一個示例中，相應(yīng)的硬件模塊(例如處理器模塊)可容納在插槽14a處，且相應(yīng)的硬件模塊(例如處理器模塊)可容納在插槽14b處，其中當相應(yīng)的硬件模塊越過PCIe鏈路16a、16b與彼此固有地通信時，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18被利用，而不需要對軟件的改變。在另一示例中，相應(yīng)的硬件模塊(例如處理器模塊)可容納在插槽14a處，且相應(yīng)的硬件模塊(例如處理器模塊)可容納在插槽14e處，其中當相應(yīng)的硬件模塊越過直接耦合插槽14a、14e與例如橋22的額外的PCIe鏈路20 (20a_20b)與彼此固有地通信時，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18被繞過。橋可以按期望被定制和/或被區(qū)別。在一個示例中，橋可包括到以太網(wǎng)橋的PCIe。雖然單獨的橋可位于插槽14的任兩個之間用于直接通信，橋22可由任一插槽14利用以繞過結(jié)構(gòu)18且彼此直接通信。
[0016]架構(gòu)10包括額外的PCIe鏈路24(24a_24c)。額外的PCIe鏈路24(24a_24c)直接耦合可容納處理器模塊的插槽14a與可容納輸入/輸出(I/O)模塊例如存儲模塊的插槽14b-14d。在一個示例中，存儲模塊可包括固態(tài)驅(qū)動器(SSD)模塊。因此，當硬件模塊(例如處理器模塊)和I/O模塊(例如SSD模塊)越過PCIe鏈路24 (24a_24c)與彼此通信時，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18被繞過。此外，架構(gòu)10包括直接耦合插槽14e (例如容納處理器模塊)與插槽14f-14h (例如容納I/O模塊)的額外的PCIe鏈路26 (26a_26c)，其中當硬件模塊(例如處理器模塊)和I/O模塊(例如SSD模塊)越過PCIe鏈路26 (26a_26c)與彼此通信時，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18被繞過。
[0017]架構(gòu)10包括使四個插槽14(14a_14d和14e_14h)彼此直接耦合的雙星(或全網(wǎng)狀)PCIe鏈路。在圖1A的所示示例中，使插槽14a-14d彼此直接耦合的雙星PCIe鏈路包括分別直接耦合插槽14a與插槽14b-14d的PCIe鏈路24a_24c以及分別直接耦合插槽14b與插槽14c、14d的PCIe鏈路24d、24e，和直接耦合插槽14c與14d的PCIe鏈路24f。此外，使插槽14e_14h彼此直接耦合的雙星PCIe鏈路包括分別直接耦合插槽14e與插槽14b_14d的PCIe鏈路26a-26c以及分別直接耦合插槽14e與插槽14f、14g的PCIe鏈路26d、26e，和直接耦合插槽Hg與14h的PCIe鏈路26f。因此，在子區(qū)段(例如雙機架單元子區(qū)段)中的任何插槽14可提供利用相應(yīng)的雙星PCIe鏈路的直接通信。因此，當硬件模塊越過雙星PCIe鏈路進行通信時，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18可被繞過。
[0018]架構(gòu)10包括額外的PCIe鏈路28 (28a_28b)。額外的PCIe鏈路28 (28a_28b)直接率禹合插槽14a、14e與后面板輸入/輸出(1/0)30。在一個不例中，后面板I/O 30包括端口，例如介質(zhì)相關(guān)接口(MDI)端口(例如上行端口)、MDI交叉(MDIX)端口等。后面板I/O可包括例如小型可插撥(SFP)連接器、四通道SFP (QSFP)連接器等或其組合。因此，當硬件模塊(例如處理器模塊)利用額外的PCIe鏈路28越過后面板I/O 30進行通信時，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18被繞過。
[0019]雖然在圖1A中示出了從插槽14a、14e到后面板I/O 30的直接連接點對點PCIe鏈路，后面板I/O 30可與任一插槽14(14a-14h)直接連接。在一個示例中，每個插槽14a_14h容納相應(yīng)的處理器模塊，并分別經(jīng)由PCIe鏈路28a-28h與I/O 30直接耦合。此外，結(jié)構(gòu)18可與后面板I/O 30直接連接和/或可在插槽14(14a-14h)經(jīng)由例如PCIe鏈路16 (16a_16h)越過后面板I/O 30進行通信時被利用。
[0020]可擴展的結(jié)構(gòu)(例如可擴展的PCIe結(jié)構(gòu)、可擴展的混合結(jié)構(gòu))和/或可擴展的機架規(guī)模架構(gòu)可用于定制和/或區(qū)別。例如，機架單元(U)可包括工業(yè)標準的測量，例如19英寸機架規(guī)范、23英寸機架規(guī)范、開放機架規(guī)范、開放計算項目(OCP)規(guī)范等。在一個示例中，底盤可包括標準尺寸以安置在標準框架例如19英寸機架中，其中底盤的寬度可以多達大約19英寸，底盤的高度可以以大約1.75英寸的間隔(1U、2U、3U、4U…nU，其中η對于常規(guī)工業(yè)標準可以是42)改變，且底盤的長度可多達大約37英寸。
[0021]因此例如一機架單元(IU)實現(xiàn)A包括兩個插槽14a、14b以容納不能超過大約
1.75英寸的高度的相應(yīng)硬件模塊，二機架單元(2U)實現(xiàn)B包括四個插槽14a-14d以容納不能超過大約3.5英寸的高度的相應(yīng)硬件模塊，以及四機架單元(4U)實現(xiàn)C包括八個插槽14a-14h以容納不能超過大約7.0英寸的高度的相應(yīng)硬件模塊。在另一示例中，IU開放機架實現(xiàn)基于OCP規(guī)范可包括可以不超過大約1.75英寸的高度的水平對齊的三個模塊。在另一示例中，可獨立于工業(yè)標準來利用機架單元實現(xiàn)、模塊和/或底盤。此外，應(yīng)理解，單元實現(xiàn)可用于非機架實現(xiàn)，例如用于未安裝在機架上的服務(wù)器、用于移動計算機平臺等的一個或多個插槽。
[0022]可擴展的結(jié)構(gòu)和/或可擴展的機架規(guī)模架構(gòu)可用于提供靈活的功能。例如，用戶可基于需要(例如當前需要、未來需要、確切的需要等)來組裝系統(tǒng)。此外，現(xiàn)有的機架可能不需要被移除和/或購買、電纜可能不需要被購買和/或走線等或其組合。而且，空間可被節(jié)省以提供靈活的功能。此外，帶寬可以是可擴展的。例如，在PCIe 3.0處，PCIe鏈路可在兩個方向上提供每秒大約8吉比特(Gbps)，有每插槽(例如每模塊)額外的3個鏈路的可能性以在可擴展的結(jié)構(gòu)中提供可擴展的帶寬。
[0023]架構(gòu)10可包括用戶特定輸入/輸出(I/O)以提供用戶定義功能。在一個示例中，用戶可在背板處布置包括特定I/o的元件(例如芯片組)以例如減小處理器模塊的相對尺寸。用戶可在背板處布置存儲設(shè)備(例如硬盤驅(qū)動器)以例如利用處理器模塊來越過PCIe鏈路、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等或其組合引導(dǎo)啟動架構(gòu)10。用戶可利用可彈出式驅(qū)動器，其當被插入時可利用PCIe鏈路、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等或其組合。
[0024]架構(gòu)10也可包括管理元件以提供管理功能。例如，用戶可將管理元件布置在背板處，例如熱管理元件、功率管理元件等或其組合。用戶可布置錯誤/故障元件例如模塊錯誤/故障元件、鏈路錯誤/故障元件、交換機錯誤/故障元件、橋錯誤/故障元件、端口錯誤/故障元件等或其組合。用戶可布置元件以配置邏輯、禁用/啟用部件等或其組合。因此，管理元件可利用PCIe鏈路、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等或其組合。
[0025]架構(gòu)10的任何部分可被靈活地配置。例如，圖1B示出包括規(guī)定插槽14(14a_14h)以容納硬件部件的表面12(12a-12h)的機架規(guī)模模塊化架構(gòu)32和直接耦合每個插槽14(14a-14h)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18的PCIe鏈路16(16a_16h)(例如PCIe結(jié)構(gòu))。架構(gòu)32還包括分別直接耦合插槽14a、14e與后面板I/O 30a、30b的額外PCIe鏈路28a、28b。架構(gòu)32可以是例如包括容納在每個插槽14a-14h處的處理器模塊的計算服務(wù)器。在圖1B所示的示例中，當處理器模塊越過PCIe鏈路16(16a-16b)進行通信時，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18可被利用，和/或當處理器模塊越過額外的PCIe鏈路28a、28b進行通信時，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18可被繞過。此外，非透明橋(NTB)可布置在兩個插槽之間以便于通信并避免在協(xié)議(例如PCIe協(xié)議)中的沖突。非透明橋可以與處理器成一整體，與結(jié)構(gòu)卡成一整體等或其組合。
[0026]圖1C示出包括規(guī)定插槽14(14a_14h)以容納硬件模塊的表面12(12a_12h)的機架規(guī)模模塊化架構(gòu)34，和直接耦合插槽14a與插槽14e的PCIe鏈路20。PCIe鏈路20可經(jīng)由橋直接耦合插槽14a、14e。因此例如，插槽14a_14b可以在4U實現(xiàn)的第一層處，且插槽14e-14h可以在4U實現(xiàn)的第二層處，其中在插槽14a和插槽14e之間的橋可被實現(xiàn)以越過兩層而耦合插槽14a-14d中的任何一個與插槽14e-14h中的任何一個。在另一示例中，可在任何插槽14a-14h之間利用單獨的橋。
[0027]架構(gòu)34還包括使插槽14a_14d彼此直接耦合的額外PCIe鏈路24以及使插槽14e-14h彼此直接耦合的額外PCIe鏈路26?？稍谌魏闻渲弥欣妙~外的PCIe鏈路24、26，例如在插槽12a和插槽12b-12d之間的一組直接連接點對點鏈路和在插槽12e和插槽12f-12h之間的一組直接連接點對點鏈路、在插槽12a-12d之間的雙星PCIe鏈路和在插槽12e_12f之間的雙星PCIe鏈路等或其組合。此外，架構(gòu)34包括分別直接耦合插槽14a、14e與后面板I/O 30a、30b的額外的PCIe鏈路28 (28a_28b)。因此，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18可被禁用、排除、