一種高密度服務(wù)器的拓?fù)錁?gòu)建方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高密度服務(wù)器的拓?fù)錁?gòu)建方法及系統(tǒng)。所述方法包括：根據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的需求創(chuàng)建用于高密度服務(wù)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的Kautz有向圖，并且將該Kautz有向圖劃分為多個(gè)同構(gòu)子圖；根據(jù)同構(gòu)子圖在子服務(wù)器上布置交換芯片，并且根據(jù)Kautz有向圖在高密度服務(wù)器內(nèi)布置多個(gè)子服務(wù)器，使得該多個(gè)子服務(wù)器上的交換芯片與所述Kautz有向圖中的節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)并且交換芯片之間的連接方式與所述Kautz有向圖中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的連接方式一致。本發(fā)明基于Kautz有向圖、使用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同的子服務(wù)器構(gòu)成高密度服務(wù)器，使得該高密度服務(wù)器具有高效、容錯(cuò)性好并且可擴(kuò)展的特點(diǎn)；此外，可以批量生產(chǎn)子服務(wù)器，從而節(jié)省了制造成本以及時(shí)間成本。
【專利說明】一種高密度服務(wù)器的拓?fù)錁?gòu)建方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種高密度服務(wù)器的拓?fù)錁?gòu)建方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著云計(jì)算的日益普及，如何構(gòu)建容錯(cuò)性較好且效率較高的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。由于Kautz網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點(diǎn)規(guī)模、路徑長(zhǎng)度以及容錯(cuò)性上的良好性質(zhì)，其已被廣泛用作數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。以SiCortex SC5832系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)將6個(gè)處理器芯片構(gòu)成一個(gè)大點(diǎn)(即一臺(tái)服務(wù)器)，并且將972個(gè)這樣的大點(diǎn)連成直徑為6且度為3的kautz網(wǎng)絡(luò)(或稱Kautz有向圖)。
[0003]通常來說，Kautz有向圖可記作K(d，η)，其表示節(jié)點(diǎn)的出度和入度都為d(d≥2)并且網(wǎng)絡(luò)直徑為n(n≥I)。在K(d, η)中，對(duì)于每個(gè)標(biāo)識(shí)為U1U2…Uk的節(jié)點(diǎn)U(記作U =U1U2…Uk), U都有d條出邊。也就是說,對(duì)于任意a e O, 1，2，...，d且α關(guān)Uk，節(jié)點(diǎn)U =U1U2…Uk都有一條到節(jié)點(diǎn)V = U2UfUk α的出邊。Kautz有向圖具有如下性質(zhì):
[0004]1、節(jié)點(diǎn)規(guī)模:K(d，η)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量N為cT+cf。
[0005]2、網(wǎng)絡(luò)直徑:對(duì)于給定節(jié)點(diǎn)度數(shù)d和節(jié)點(diǎn)總數(shù)N的任意的Kautz，其網(wǎng)絡(luò)直徑η能達(dá)到最小值，因此Kautz具有最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)直徑。
[0006]3、容錯(cuò)性:K(d, η)具有連接度d,即在Kautz圖的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間,存在d條互不相交的路徑。
[0007]然而，對(duì)于諸如SiCortex SC5832等的現(xiàn)有系統(tǒng)來說，由6個(gè)處理器芯片構(gòu)成的服務(wù)器已經(jīng)不能滿足數(shù)據(jù)中心應(yīng)用對(duì)高吞吐量的需求。為解決這一問題，目前的做法是使用高密度服務(wù)器來提供所需的高吞吐量。其中，高密度服務(wù)器可以是由多臺(tái)刀片服務(wù)器(或稱背板)構(gòu)成的服務(wù)器，每臺(tái)服務(wù)器包含多個(gè)交換芯片。每臺(tái)高密度服務(wù)器可包含成百上千個(gè)交換芯片，用于提高所需的高吞吐量。
[0008]在高密度服務(wù)器內(nèi)，該成百上千個(gè)交換芯片的連接方式會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能。如何構(gòu)建高效、容錯(cuò)性好、可擴(kuò)展的高密度服務(wù)器，并且同時(shí)節(jié)省其中的子服務(wù)器(例如刀片服務(wù)器)的生產(chǎn)成本是當(dāng)前亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種高密度服務(wù)器的拓?fù)錁?gòu)建方法，包括:
[0010]步驟I)、根據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的需求，創(chuàng)建用于高密度服務(wù)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的Kautz有向圖，并且將該Kautz有向圖劃分為多個(gè)同構(gòu)子圖；
[0011]步驟2)、根據(jù)同構(gòu)子圖在子服務(wù)器上布置交換芯片，使得子服務(wù)器上的交換芯片與同構(gòu)子圖中的節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)并且交換芯片之間的連接方式與同構(gòu)子圖中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的連接方式一致；以及[0012]步驟3)、在高密度服務(wù)器內(nèi)布置多個(gè)子服務(wù)器，使得該多個(gè)子服務(wù)器上的交換芯片與所述Kautz有向圖中的節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)并且交換芯片之間的連接方式與所述Kautz有向圖中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的連接方式一致。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，步驟3)包括:根據(jù)在不同的同構(gòu)子圖中的節(jié)點(diǎn)之間的連接方式，連接對(duì)應(yīng)的不同子服務(wù)器上的交換芯片。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，交換芯片之間的連線方向指示數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颉?br> [0015]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述Kautz有向圖的網(wǎng)絡(luò)直徑為2。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，所述Kautz有向圖是節(jié)點(diǎn)的出度和入度為8且網(wǎng)絡(luò)直徑為2的Kautz有向圖。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述Kautz有向圖是節(jié)點(diǎn)的出度和入度為3且網(wǎng)絡(luò)直徑為2的Kautz有向圖。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還提供一種高密度服務(wù)器的拓?fù)錁?gòu)建系統(tǒng)，包括:
[0018]用于根據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的需求創(chuàng)建用于高密度服務(wù)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的Kautz有向圖，并且將該Kautz有向圖劃分為多個(gè)同構(gòu)子圖的設(shè)備；
[0019]用于根據(jù)同構(gòu)子圖在子服務(wù)器上布置交換芯片，使得子服務(wù)器上的交換芯片與同構(gòu)子圖中的節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)并且交換芯片之間的連接方式與同構(gòu)子圖中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的連接方式一致的設(shè)備；以及
[0020]用于在高密度服務(wù)器內(nèi)布置多 個(gè)子服務(wù)器，使得該多個(gè)子服務(wù)器上的交換芯片與所述Kautz有向圖中的節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)并且交換芯片之間的連接方式與所述Kautz有向圖中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的連接方式一致的設(shè)備。
[0021]采用本發(fā)明可以達(dá)到如下的有益效果:
[0022]由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同且路由機(jī)制相同的多個(gè)子服務(wù)器構(gòu)成高密度服務(wù)器，并且高密度服務(wù)器的所有交換芯片及其連線構(gòu)成Kautz有向圖，使得所構(gòu)成的高密度服務(wù)器具備高效、容錯(cuò)性好并且可擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。此外，由于可以批量生產(chǎn)子服務(wù)器，從而節(jié)省了制造成本以及時(shí)間成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的高密度服務(wù)器的拓?fù)錁?gòu)建方法的流程圖；
[0024]圖2a是Kautz有向圖K(3，2)的示意圖；
[0025]圖2b_2d分別示出了圖2a所示的Kautz有向圖Κ(3，2)的每個(gè)同構(gòu)子圖；以及
[0026]圖3a_3i分別示出了 Kautz有向圖K(8，2)的每個(gè)同構(gòu)子圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明加以說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種高密度服務(wù)器的拓?fù)錁?gòu)建方法。其中，所述高密度服務(wù)器由多個(gè)子服務(wù)器(如刀片服務(wù)器)構(gòu)成，每個(gè)子服務(wù)器上包括多個(gè)交換芯片。簡(jiǎn)要而言，該拓?fù)錁?gòu)建方法包括:創(chuàng)建Kautz有向圖并對(duì)其進(jìn)行劃分，得到多個(gè)同構(gòu)子圖；根據(jù)同構(gòu)子圖在每個(gè)子服務(wù)器中布置交換芯片；以及，連接多個(gè)這樣的子服務(wù)器來構(gòu)成高密度服務(wù)器，使該高密度服務(wù)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與所創(chuàng)建的Kautz圖一致?，F(xiàn)參考圖1，詳細(xì)該拓?fù)錁?gòu)建方法的各個(gè)步驟:
[0029]第一步:創(chuàng)建Kautz有向圖
[0030]如上文所述，由于Kautz有向圖適用于構(gòu)建容錯(cuò)性好、高效且可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，因此，期望高密度服務(wù)器內(nèi)的所有交換芯片以及交換芯片之間的連線能構(gòu)成一個(gè)Kautz有向圖(其中，高密度服務(wù)器內(nèi)的交換芯片與Kautz有向圖中的節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng))。由于交換芯片位于高密度服務(wù)器內(nèi)的不同的子服務(wù)器上，因此需要構(gòu)建每個(gè)子服務(wù)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及確定子服務(wù)器之間的連接方式(將在后面的步驟中描述)，使得在該高密度服務(wù)器內(nèi)，不同子服務(wù)器上的所有交換芯片及其連線能夠構(gòu)成一個(gè)Kautz有向圖。
[0031]首先，可以根據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的需求，設(shè)計(jì)適用于高密度服務(wù)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的Kautz有向圖K(d，n)。其中，節(jié)點(diǎn)的出度和入度為d、網(wǎng)絡(luò)直徑為η、節(jié)點(diǎn)數(shù)目為N= cT+cf，該節(jié)點(diǎn)數(shù)目與高密度服務(wù)器內(nèi)的交換芯片個(gè)數(shù)相同。例如，可以根據(jù)對(duì)交換芯片總數(shù)的需求或者對(duì)高密度服務(wù)器內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)直徑的需求來設(shè)計(jì)一個(gè)Kautz有向圖。
[0032]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)直徑η為2的Kautz有向圖，選擇2的原因在于:網(wǎng)絡(luò)直徑越短，網(wǎng)絡(luò)延遲會(huì)越小。
[0033]第二步:劃分同構(gòu)子圖
[0034]在本步驟中，可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任何一種劃分方式來將Kautz有向圖K(d，η)劃分為多個(gè)相同的同構(gòu)子圖，其中每個(gè)同構(gòu)子圖的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同。例如，首先將節(jié)點(diǎn)總數(shù)N進(jìn)行等分(例如k等分)，再將該Kautz有向圖劃分為k個(gè)同構(gòu)子圖。根據(jù)劃分的結(jié)果，可以得到每個(gè)同 構(gòu)子圖中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量m，其中N = k*m。 [0035]第三步:設(shè)置子服務(wù)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
[0036]本步驟中，首先將m個(gè)交換芯片(即每個(gè)同構(gòu)子圖中的節(jié)點(diǎn)數(shù))布置到一個(gè)子服務(wù)器上，該交換芯片與同構(gòu)子圖中的節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)；接著，根據(jù)同構(gòu)子圖中的節(jié)點(diǎn)之間的連線方式，在子服務(wù)器中連接對(duì)應(yīng)的交換芯片。兩個(gè)交換芯片的互連指示可以在這兩個(gè)交換芯片之間直接傳輸數(shù)據(jù)包，連線的方向指示數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?。例如，如果在同?gòu)子圖中，兩節(jié)點(diǎn)的連線方向是從節(jié)點(diǎn)A指向節(jié)點(diǎn)B，則對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)A的交換芯片能夠直接發(fā)送數(shù)據(jù)包到對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)B的交換芯片，反之則不行。
[0037]第四步:由子服務(wù)器構(gòu)成高密度服務(wù)器
[0038]構(gòu)成高密度服務(wù)器的子服務(wù)器的總數(shù)與第二步劃分得到的同構(gòu)子圖的總數(shù)相等，這些子服務(wù)器中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同并且路由機(jī)制也可以相同。在生產(chǎn)的過程中，由于所生產(chǎn)的是相同規(guī)格(相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由方式)的子服務(wù)器，因此可以批量處理，從而節(jié)省了生產(chǎn)的成本。
[0039]在搭建高密度服務(wù)器時(shí)，按照所創(chuàng)建的Kautz有向圖以及所劃分的同構(gòu)子圖，將子服務(wù)器連接起來。即按照Kautz有向圖的不同同構(gòu)子圖之間的連線，來連接不同子服務(wù)器中的交換芯片，使得高密度服務(wù)器內(nèi)的所有交換芯片及其連線與所創(chuàng)建的Kautz有向圖
結(jié)構(gòu)一致。
[0040]下文分別以K(3，2)和Κ(8，2)為例，示出在劃分同構(gòu)子圖后，每個(gè)子服務(wù)器中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0041]圖2a示出了 Kautz有向圖K(3，2)的示意圖，圖2b_2d是對(duì)其進(jìn)行劃分得到的三個(gè)同構(gòu)子圖。如圖2b-2d所示，該K(3，2)被劃分為3個(gè)組，每組4個(gè)節(jié)點(diǎn)，并且每一組的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)相等且拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同。在實(shí)踐中，可按圖2b-圖2d中的任何一個(gè)所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來搭建子服務(wù)器(總共3個(gè)子服務(wù)器，且每個(gè)子服務(wù)器上有4個(gè)交換芯片)，并且在將子服務(wù)器加入高密度服務(wù)器時(shí)，根據(jù)圖2a所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接每個(gè)子服務(wù)器，使得高密度服務(wù)器內(nèi)是K(3，2)的結(jié)構(gòu)。
[0042]圖3a_3i分別示出了對(duì)Kautz有向圖K (8，2)進(jìn)行同構(gòu)子圖劃分得到的結(jié)果，K (8，
2)被劃分成9組,每組8個(gè)節(jié)點(diǎn)。如圖3a-3i所示,每一組的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)相等且拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同。在實(shí)踐中，可按照?qǐng)D3a-3i中任何一個(gè)所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來生產(chǎn)子服務(wù)器(總共9個(gè)子服務(wù)器，每個(gè)子服務(wù)器上有8個(gè)交換芯片)，并且在將子服務(wù)器加入高密度服務(wù)器時(shí)，根據(jù)K (8, 2)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接每個(gè)子服務(wù)器，使得高密度服務(wù)器內(nèi)是K(8，2)的結(jié)構(gòu)。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還提供一種高密度服務(wù)器的拓?fù)錁?gòu)建系統(tǒng)。
[0044]該系統(tǒng)包括用于根據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的需求創(chuàng)建用于高密度服務(wù)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的Kautz有向圖，并且將該Kautz有向圖劃分為多個(gè)同構(gòu)子圖的設(shè)備；用于根據(jù)同構(gòu)子圖在子服務(wù)器上布置交換芯片，使得子服務(wù)器上的交換芯片與同構(gòu)子圖中的節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)并且交換芯片之間的連接方式與同構(gòu)子圖中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的連接方式一致的設(shè)備；以及用于在高密度服務(wù)器內(nèi)布置多個(gè)子服務(wù)器，使得該多個(gè)子服務(wù)器上的交換芯片與Kautz有向圖中的節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)并且交換芯片之間的連接方式與Kautz有向圖中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的連接方式一致的設(shè)備。 [0045]應(yīng)該注意到并理解，在不脫離后附的權(quán)利要求所要求的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠?qū)ι鲜鲈敿?xì)描述的本發(fā)明做出各種修改和改進(jìn)。因此，要求保護(hù)的技術(shù)方案的范圍不受所給出的任何特定示范教導(dǎo)的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種高密度服務(wù)器的拓?fù)錁?gòu)建方法，包括: 步驟I)、根據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的需求創(chuàng)建用于高密度服務(wù)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的Kautz有向圖，并且將該Kautz有向圖劃分為多個(gè)同構(gòu)子圖； 步驟2)、根據(jù)同構(gòu)子圖在子服務(wù)器上布置交換芯片，使得子服務(wù)器上的交換芯片與同構(gòu)子圖中的節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)并且交換芯片之間的連接方式與同構(gòu)子圖中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的連接方式一致；以及 步驟3)、在高密度服務(wù)器內(nèi)布置多個(gè)子服務(wù)器，使得該多個(gè)子服務(wù)器上的交換芯片與所述Kautz有向圖中的節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)并且交換芯片之間的連接方式與所述Kautz有向圖中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的連接方式一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟3)包括: 根據(jù)在不同的同構(gòu)子圖中的節(jié)點(diǎn)之間的連接方式，連接對(duì)應(yīng)的不同子服務(wù)器上的交換-H-* I I心/T O
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，交換芯片之間的連線方向指示數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颉?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1 或2所述的方法，其中，所述Kautz有向圖的網(wǎng)絡(luò)直徑為2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述Kautz有向圖是節(jié)點(diǎn)的出度和入度為8且網(wǎng)絡(luò)直徑為2的Kautz有向圖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述Kautz有向圖是節(jié)點(diǎn)的出度和入度為3且網(wǎng)絡(luò)直徑為2的Kautz有向圖。
7.一種高密度服務(wù)器的拓?fù)錁?gòu)建系統(tǒng)，包括: 用于根據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的需求創(chuàng)建用于高密度服務(wù)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的Kautz有向圖，并且將該Kautz有向圖劃分為多個(gè)同構(gòu)子圖的設(shè)備； 用于根據(jù)同構(gòu)子圖在子服務(wù)器上布置交換芯片，使得子服務(wù)器上的交換芯片與同構(gòu)子圖中的節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)并且交換芯片之間的連接方式與同構(gòu)子圖中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的連接方式一致的設(shè)備；以及 用于在高密度服務(wù)器內(nèi)布置多個(gè)子服務(wù)器，使得該多個(gè)子服務(wù)器上的交換芯片與所述Kautz有向圖中的節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)并且交換芯片之間的連接方式與所述Kautz有向圖中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的連接方式一致的設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，交換芯片之間的連線方向指示數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颉?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其中，所述Kautz有向圖的網(wǎng)絡(luò)直徑為2。
【文檔編號(hào)】H04L12/28GK104022928SQ201410215126
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】包雯韜, 付斌章, 陳明宇, 張立新 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所