一种数据处理装置、云服务器及其使用方法
【专利摘要】本发明提供了一种数据处理装置、云服务器及其使用方法，数据处理装置包括系统控制器、上行网络接口、二级互连接口、存储接口和处理器接口；二级互连接口，用于与其他数据处理装置连接并与其他数据处理装置形成互连网络；系统控制器用于按网络通信协议通过二级互连接口进行数据通信并在互连网络上传输以太网络报文、存储报文和管理报文，以及按以太网络通信协议交换处理器与处理器、处理器与外部网络的报文，在存储设备上实现处理器的存储需求。各数据处理装置通过二级互连接口互连，构成互连网络，并通过二级互连接口在互连网络上交互数据。采用本发明的技术方案，可以通过硬件IO虚拟化实现针对不同应用负载的资源适配，最大限度地确保云服务器的性能。
【专利说明】-种数据处理装置、云服务器及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信【技术领域】，尤其涉及一种数据处理装置、云服务器及其使用方法。
【背景技术】
[0002] 云服务器是面向云计算典型应用的服务器，目前云计算系统中的云服务器的设计 与实现方法主要是用以太网络将一些小节点互连起来，如图1所示。这里的小节点（节点 0?节点19)主要指系统级芯片（SOC，System on chip)，本身带有内存控制器、硬盘接口和 以太网络接口。
[0003] 现有技术不足在于：
[0004] 云服务器的设计和实现目标是理想的性能功耗和整体服务能力、低成本、低功耗、 高效能。尽管现有基于以太网络互连的云服务器在设计上解决了低功耗、低成本、易实现的 问题，但没能解决服务器效能和面向云计算典型应用负载进行有效适配的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提出了一种数据处理装置、云服务器及其使用方法，解决现有技术 中服务器不能和应用负载进行有效适配的技术问题。
[0006] 本发明实施例提供了一种数据处理装置，包括：系统控制器、上行网络接口、二级 互连接口、存储接口、处理器接口；其中：
[0007] 上行网络接口，用于与系统网络相连，实现外部网络接入；
[0008] 二级互连接口，用于与其他数据处理装置连接并与其他数据处理装置形成互连网 络；
[0009] 存储接口，用于与存储数据的存储设备相连；
[0010] 处理器接口，用于与连接有内存的处理器相连；
[0011] 系统控制器，用于按网络通信协议通过二级互连接口进行数据通信并在互连网络 上传输以太网络报文、存储报文和管理报文，以及按以太网络通信协议交换处理器与处理 器、处理器与外部网络的报文，存储报文用于在存储设备上实现处理器的存储需求，管理报 文用于传递系统管理信息和系统工作状态。
[0012] 本发明实施例所提供的数据处理装置，以系统控制器为核心，将处理器、存储、网 络连接成一个最小的配置单元，在这个单元内可以实现存储资源和网络资源的共享。不仅 如此，本发明实施例还可以通过二级互连接口与其他数据处理装置互连，实现更大范围的 资源共享。
[0013] 本发明实施例提供了一种云服务器，包括若干上述数据处理装置，其中：
[0014] 各数据处理装置通过二级互连接口互连，构成互连网络，并通过二级互连接口在 互连网络上交换数据。
[0015] 本发明实施例所提供的技术方案，将云服务器设计成一个互连网络，通过二级互 连接口可以将多个数据处理装置连接成互连网络，在互连网络上交换数据，所有处理器可 以共享互连网络上的网络资源和存储资源。
[0016] 本发明实施例提供了一种上述云服务器的使用方法，包括如下步骤：
[0017] 将存储设备虚拟为一个或多个逻辑硬盘，并将各逻辑硬盘分配给各处理器；
[0018] 在互连网络上按高性能网络通信协议传输数据。
[0019] 采用本发明实施例提供的技术方案，可以根据不同应用负载所需要的资源，对网 络和存储硬盘进行硬件输入输出10虚拟化，针对不同应用负载的资源适配，将各逻辑硬盘 分配给各处理器，并在互连网络上按高性能网络通信协议传输数据，最大限度地确保云服 务器的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 下面将参照附图描述本发明的具体实施例，其中：
[0021] 图1示出了现有技术中云服务器的结构示意图；
[0022] 图2示出了本发明实施例中数据处理装置的结构示意图；
[0023] 图3示出了本发明实施例中云服务器的互连网络的结构示意图；
[0024] 图4示出了本发明实施例中云服务器的两级网络的连接示意图；
[0025] 图5示出了本发明实施例中云服务器的使用方法实施的流程示意图。
【具体实施方式】
[0026] 为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性 实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是 所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本说明中的实施例及实施例中的特征可以互 相结合。
[0027] 发明人在发明过程中注意到：
[0028] 现有的云计算典型应用负载有web应用、科学计算、数据库等等，它们的特点是计 算密集型、10密集型、存储密集型等。现有技术的服务器没有根据应用的需求提供必要的 处理器、内存、网络和存储资源。
[0029] 针对上述不足，本发明实施例提出了一种数据处理装置、云服务器及其使用方法， 下面进行说明。
[0030] 图2示出了本发明实施例所提供的数据处理装置的结构示意图，如图所示，可以 包括：系统控制器、上行网络接口、二级互连接口、存储接口、处理器接口；其中：
[0031] 上行网路接口，用于与系统网络相连，实现外部网络接入；
[0032] 二级互连接口，用于与其他数据处理装置连接并与其他数据处理装置形成互连网 络；
[0033] 存储接口，用于与存储数据的存储设备相连；
[0034] 处理器接口，用于与连接有内存的处理器相连；（图2中仅以CPU0?CPU7这8个 处理器为例）
[0035] 系统控制器，用于按网络通信协议通过二级互连接口进行数据通信并在互连网络 上传输以太网络报文、存储报文和管理报文，以及按以太网络通信协议交换处理器与处理 器、处理器与外部网络的报文，存储报文用于在存储设备上实现处理器的存储需求，管理报 文用于传递系统管理信息和系统工作状态。
[0036] 实施中，数据处理装置可以采用星型结构连接处理器。
[0037] 实施中，处理器可以是高性能处理器或者是轻量级处理器。
[0038] 实施中，系统控制器通过增强型外设部件互连标准接口（PCIE，Peripheral Component Interconnect-Express)、串行夕卜设接口 (SPI, Serial Peripheral Interface)、低管脚数接口（LPC, Low Pin Count)、串行硬件驱动器接口（SATA, Serial Advanced Technology Attachment)、1G 或 10G 以太网络与处理器相连。
[0039] 实施中，互连网络可以为Torus网络、Mesh网络或全互连网络（或者称为All to All网络）等。
[0040] 全互连拓扑结构也就是我们通常所说的"网状拓扑结构"，在全互连式网络结构 中，所有节点都相互连接，各节点都负责网络中所有用户的所有业务处理，相互连接后，就 相当于起到均衡和冗余的双重作用。
[0041] 实施中，上行网络接口可以进一步用于在外部网络接入后，为外部网络提供云服 务。
[0042] 实施中，存储接口可以与机械硬盘或固态硬盘相连；
[0043] 系统控制器可以进一步用于将物理硬盘虚拟为逻辑硬盘后实现处理器的存储需 求。
[0044] 本发明实施例采用存储硬件虚拟化，可以根据应用负载的需求来按需配置。所谓 存储硬件虚拟化是指一块物理硬盘通过硬件手段可以虚拟为多个逻辑硬盘，而每个逻辑硬 盘分配个某个处理器。在使用上，处理器使用该逻辑硬盘就如同使用本地物理硬盘一样，处 理器共享硬盘资源。
[0045] 实施中，逻辑硬盘的数量和容量可以根据应用负载情况按需配置。
[0046] 基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种云服务器，包括若干上述数据处理 装置，其中：
[0047] 各数据处理装置通过二级互连接口互连，构成互连网络，并通过二级互连接口在 互连网络上交互数据。
[0048] 本发明实施例的云服务器内部构建了两级高性能网络，数据处理装置可以视为第 一级网络，而互连网络可以视为第二级网络。采用这种网络架构，一方面用以有效支撑计算 资源共享，另一方面用于提高云服务器的规模可扩展性，也即集成更多的计算资源。该两级 互连网络中，每个数据处理装置中的二级互连接口，用于计算规模扩展，即通过该接口，云 服务器的数据处理装置作为节点可以构成具备更多节点的互连网络。
[0049] 图3示出了本发明实施例的互连网络的结构示意图，如图所示，该互连网络包括 00?33这16个节点，数据处理装置作为互连网络的节点构成该互连网络；图4仅示出了 两个节点（节点30和节点33)的两级网络结构示意图。
[0050] 实施中，互连网络可以为Torus网络、Mesh或All to All等直接互连网络。
[0051] 实施中，互连网络可以是高性能网络。
[0052] 图5示出了本发明实施例所提供的上述云服务器的使用方法的流程示意图，如图 所示，可以包括如下步骤：
[0053] 步骤501、将存储设备虚拟为一个或多个逻辑硬盘，并将各逻辑硬盘分配给各处理 器；
[0054] 步骤502、在互连网络上按高性能网络通信协议传输数据。
[0055] 实施中，可以进一步包括：将各逻辑硬盘分配给各处理器时，每一逻辑硬盘固定分 配给各处理器中的某一处理器。
[0056] 本发明实施例提供的技术方案，可以根据不同应用负载所需要的资源，对网络和 存储硬盘进行硬件输入输出10虚拟化，实现针对不同应用负载的资源适配，最大限度地确 保云服务器的性能。
[0057] 所谓网络硬件虚拟化是指在互连网络上传输以太网络报文、存储报文。互连网络 被虚拟为以太网络交换系统，也就是通过硬件的方法实现网络的按需简约配置。在使用上， 处理器使用该网络就如同使用标准的以太网络一样，所有的处理器可以共享该虚拟网络资 源。
[0058] 具体实施中，网络的带宽和传输优先级可以根据应用负载情况按需配置。
[0059] 同样，互连网络也可以被虚拟为存储网络交换系统，也就是通过硬件的方法实现 存储的按需简约配置。在使用上，处理器使用该存储就如同使用标准的本地存储一样，所有 的处理器可以共享该虚拟存储资源。
[0060] 具体实施中，考虑到系统性能，物理硬盘虚拟出的逻辑硬盘，尽可能分配给数据处 理装置中的处理器使用。但另一方面，云服务器系统中的所有硬盘也都是可以分配给一个 处理器使用的，也即在互连网络上各数据处理装置之间可以资源共享。
[0061] 本发明实施例通过这个互连网络将所有硬件资源建立连接，使得在每个数据处理 装置内以系统控制器为核心的每个节点可以共享计算资源，实现按需简约、弹性、高通量的 云服务器设计理念；根据不同云计算应用负载所需要的资源，在硬件架构上实现10虚拟化 可实现针对不同云计算应用负载的资源适配，最大限度地确保云服务器的性能。
[0062] 另一方面，可以通过二级互连接口在互连网络上根据需要增加数据处理装置节 点，集成更多的计算资源，有利于提高云服务器的规模可扩展性。
[0063] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序 产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实 施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机 可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产 品的形式。
[0064] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程 图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一 流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算 机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理 器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生 用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能 的装置。
[0065] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特 定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指 令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或 多个方框中指定的功能。
[0066] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计 算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或 其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图 一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0067] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造 性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优 选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
【权利要求】
1. 一种数据处理装置，其特征在于，包括：系统控制器、上行网络接口、二级互连接口、 存储接口、处理器接口；其中： 上行网络接口，用于与系统网络相连，实现外部网络接入； 二级互连接口，用于与其他数据处理装置连接并与其他数据处理装置形成互连网络； 存储接口，用于与存储数据的存储设备相连； 处理器接口，用于与连接有内存的处理器相连； 系统控制器，用于按网络通信协议通过二级互连接口进行数据通信并在互连网络上传 输以太网络报文、存储报文和管理报文，以及按以太网络通信协议交换处理器与处理器、处 理器与外部网络的报文，存储报文用于在存储设备上实现处理器的存储需求，管理报文用 于传递系统管理信息和系统工作状态。
2. 如权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，所述系统控制器通过增强型外设 部件互连标准接口 PCIE、串行外设接口 SPI、低管脚数接口 LPC、串行硬件驱动器接口 SATA、 1G或10G以太网络与处理器相连。
3. 如权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，所述互连网络为Torus网络、Mesh 网络或Allto All全互连网络。
4. 如权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，上行网络接口进一步用于在外部 网络接入后，为外部网络提供云服务。
5. 如权利要求1至4任一所述的数据处理装置，其特征在于，所述存储设备是机械硬盘 和/或固态硬盘； 系统控制器进一步用于将物理硬盘虚拟为逻辑硬盘后实现处理器的存储需求。
6. -种云服务器，其特征在于，包括若干如权利要求1至5任一所述的数据处理装置， 其中： 各数据处理装置通过二级互连接口互连，构成互连网络，并通过二级互连接口在互连 网络上交互数据。
7. 如权利要求6所述的云服务器，其特征在于，所述互连网络为Torus网络、Mesh网络 或All to All全互连网络。
8. 如权利要求6或7所述的云服务器，其特征在于，所述互连网络是高性能网络。
9. 一种如权利要求6至8任一所述云服务器的使用方法，其特征在于，包括如下步骤： 将存储设备虚拟为一个或多个逻辑硬盘，并将各逻辑硬盘分配给各处理器； 在互连网络上按高性能网络通信协议传输数据。
10. 如权利要求9所述的使用方法，其特征在于，进一步包括：将各逻辑硬盘分配给各 处理器时，每一逻辑硬盘固定分配给各处理器中的某一处理器。
【文档编号】H04L29/08GK104125292SQ201410382865
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】杨晓君, 倪亚路, 秦梦宇 申请人:曙光信息产业(北京)有限公司