一种高密度服务器的拓扑构建方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种高密度服务器的拓扑构建方法及系统。所述方法包括：根据对网络规模的需求创建用于高密度服务器的拓扑结构的Kautz有向图，并且将该Kautz有向图划分为多个同构子图；根据同构子图在子服务器上布置交换芯片，并且根据Kautz有向图在高密度服务器内布置多个子服务器，使得该多个子服务器上的交换芯片与所述Kautz有向图中的节点一一对应并且交换芯片之间的连接方式与所述Kautz有向图中的对应节点之间的连接方式一致。本发明专利技术基于Kautz有向图、使用拓扑结构相同的子服务器构成高密度服务器，使得该高密度服务器具有高效、容错性好并且可扩展的特点；此外，可以批量生产子服务器，从而节省了制造成本以及时间成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高密度服务器的拓扑构建方法及系统
本专利技术涉及数据中心网络的拓扑结构设计领域，具体涉及一种高密度服务器的拓扑构建方法及系统。
技术介绍
随着云计算的日益普及，如何构建容错性较好且效率较高的数据中心网络已成为当前的研究热点。由于Kautz网络在节点规模、路径长度以及容错性上的良好性质，其已被广泛用作数据中心网络的拓扑结构。以SiCortex SC5832系统为例，该系统将6个处理器芯片构成一个大点(即一台服务器)，并且将972个这样的大点连成直径为6且度为3的kautz网络(或称Kautz有向图)。通常来说，Kautz有向图可记作K(d，η)，其表示节点的出度和入度都为d(d≥2)并且网络直径为n(n≥I)。在K(d, η)中，对于每个标识为U1U2…Uk的节点U(记作U =U1U2…Uk), U都有d条出边。也就是说,对于任意a e O, 1，2，...，d且α关Uk，节点U =U1U2…Uk都有一条到节点V = U2UfUk α的出边。Kautz有向图具有如下性质:1、节点规模:K(d，η)的节点数量N为cT+cf。2、网络直径:对于给定节点度数d和节点总数N的任意的Kautz，其网络直径η能达到最小值，因此Kautz具有最优的网络直径。3、容错性:K(d, η)具有连接度d,即在Kautz图的任意两个节点之间,存在d条互不相交的路径。然而，对于诸如SiCortex SC5832等的现有系统来说，由6个处理器芯片构成的服务器已经不能满足数据中心应用对高吞吐量的需求。为解决这一问题，目前的做法是使用高密度服务器来提供所需的高吞吐量。其中，高密度服务器可以是由多台刀片服务器(或称背板)构成的服务器，每台服务器包含多个交换芯片。每台高密度服务器可包含成百上千个交换芯片，用于提高所需的高吞吐量。在高密度服务器内，该成百上千个交换芯片的连接方式会影响到整个系统的性能。如何构建高效、容错性好、可扩展的高密度服务器，并且同时节省其中的子服务器(例如刀片服务器)的生产成本是当前亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，根据本专利技术的一个实施例，提供一种高密度服务器的拓扑构建方法，包括:步骤I)、根据对网络规模的需求，创建用于高密度服务器的拓扑结构的Kautz有向图，并且将该Kautz有向图划分为多个同构子图；步骤2)、根据同构子图在子服务器上布置交换芯片，使得子服务器上的交换芯片与同构子图中的节点一一对应并且交换芯片之间的连接方式与同构子图中的对应节点之间的连接方式一致；以及步骤3)、在高密度服务器内布置多个子服务器，使得该多个子服务器上的交换芯片与所述Kautz有向图中的节点一一对应并且交换芯片之间的连接方式与所述Kautz有向图中的对应节点之间的连接方式一致。在一个实施例中，步骤3)包括:根据在不同的同构子图中的节点之间的连接方式，连接对应的不同子服务器上的交换芯片。在一个实施例中，交换芯片之间的连线方向指示数据传输的方向。在进一步的实施例中，所述Kautz有向图的网络直径为2。在一个实施例中，所述Kautz有向图是节点的出度和入度为8且网络直径为2的Kautz有向图。在另一个实施例中，所述Kautz有向图是节点的出度和入度为3且网络直径为2的Kautz有向图。根据本专利技术的一个实施例，还提供一种高密度服务器的拓扑构建系统，包括:用于根据对网络规模的需求创建用于高密度服务器的拓扑结构的Kautz有向图，并且将该Kautz有向图划分为多个同构子图的设备；用于根据同构子图在子服务器上布置交换芯片，使得子服务器上的交换芯片与同构子图中的节点一一对应并且交换芯片之间的连接方式与同构子图中的对应节点之间的连接方式一致的设备；以及用于在高密度服务器内布置多 个子服务器，使得该多个子服务器上的交换芯片与所述Kautz有向图中的节点一一对应并且交换芯片之间的连接方式与所述Kautz有向图中的对应节点之间的连接方式一致的设备。采用本专利技术可以达到如下的有益效果:由拓扑结构相同且路由机制相同的多个子服务器构成高密度服务器，并且高密度服务器的所有交换芯片及其连线构成Kautz有向图，使得所构成的高密度服务器具备高效、容错性好并且可扩展的优点。此外，由于可以批量生产子服务器，从而节省了制造成本以及时间成本。【附图说明】图1是根据本专利技术一个实施例的高密度服务器的拓扑构建方法的流程图；图2a是Kautz有向图K(3，2)的示意图；图2b_2d分别示出了图2a所示的Kautz有向图Κ(3，2)的每个同构子图；以及图3a_3i分别示出了 Kautz有向图K(8，2)的每个同构子图。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术加以说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。根据本专利技术的一个实施例，提供一种高密度服务器的拓扑构建方法。其中，所述高密度服务器由多个子服务器(如刀片服务器)构成，每个子服务器上包括多个交换芯片。简要而言，该拓扑构建方法包括:创建Kautz有向图并对其进行划分，得到多个同构子图；根据同构子图在每个子服务器中布置交换芯片；以及，连接多个这样的子服务器来构成高密度服务器，使该高密度服务器的拓扑结构与所创建的Kautz图一致。现参考图1，详细该拓扑构建方法的各个步骤:第一步:创建Kautz有向图如上文所述，由于Kautz有向图适用于构建容错性好、高效且可扩展的网络，因此，期望高密度服务器内的所有交换芯片以及交换芯片之间的连线能构成一个Kautz有向图(其中，高密度服务器内的交换芯片与Kautz有向图中的节点一一对应)。由于交换芯片位于高密度服务器内的不同的子服务器上，因此需要构建每个子服务器的拓扑结构以及确定子服务器之间的连接方式(将在后面的步骤中描述)，使得在该高密度服务器内，不同子服务器上的所有交换芯片及其连线能够构成一个Kautz有向图。首先，可以根据对网络规模的需求，设计适用于高密度服务器的拓扑结构的Kautz有向图K(d，n)。其中，节点的出度和入度为d、网络直径为η、节点数目为N= cT+cf，该节点数目与高密度服务器内的交换芯片个数相同。例如，可以根据对交换芯片总数的需求或者对高密度服务器内的网络直径的需求来设计一个Kautz有向图。在一个优选的实施例中，创建网络直径η为2的Kautz有向图，选择2的原因在于:网络直径越短，网络延迟会越小。第二步:划分同构子图在本步骤中，可采用本领域技术人员公知的任何一种划分方式来将Kautz有向图K(d，η)划分为多个相同的同构子图，其中每个同构子图的拓扑结构相同。例如，首先将节点总数N进行等分(例如k等分)，再将该Kautz有向图划分为k个同构子图。根据划分的结果，可以得到每个同 构子图中的节点数量m，其中N = k*m。 第三步:设置子服务器的拓扑结构本步骤中，首先将m个交换芯片(即每个同构子图中的节点数)布置到一个子服务器上，该交换芯片与同构子图中的节点一一对应；接着，根据同构子图中的节点之间的连线方式，在子服务器中连接对应的交换芯片。两个交换芯片的互连指示可以在这两个交换芯片之间直接传输数据包，连线的方向指示数据传输的方向。例如，如果在同构子图中，两节点的连线方向是从节点A指向节点B，则对应节点A的交换芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高密度服务器的拓扑构建方法，包括：步骤1)、根据对网络规模的需求创建用于高密度服务器的拓扑结构的Kautz有向图，并且将该Kautz有向图划分为多个同构子图；步骤2)、根据同构子图在子服务器上布置交换芯片，使得子服务器上的交换芯片与同构子图中的节点一一对应并且交换芯片之间的连接方式与同构子图中的对应节点之间的连接方式一致；以及步骤3)、在高密度服务器内布置多个子服务器，使得该多个子服务器上的交换芯片与所述Kautz有向图中的节点一一对应并且交换芯片之间的连接方式与所述Kautz有向图中的对应节点之间的连接方式一致。

【技术特征摘要】
1.一种高密度服务器的拓扑构建方法，包括: 步骤I)、根据对网络规模的需求创建用于高密度服务器的拓扑结构的Kautz有向图，并且将该Kautz有向图划分为多个同构子图； 步骤2)、根据同构子图在子服务器上布置交换芯片，使得子服务器上的交换芯片与同构子图中的节点一一对应并且交换芯片之间的连接方式与同构子图中的对应节点之间的连接方式一致；以及 步骤3)、在高密度服务器内布置多个子服务器，使得该多个子服务器上的交换芯片与所述Kautz有向图中的节点一一对应并且交换芯片之间的连接方式与所述Kautz有向图中的对应节点之间的连接方式一致。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤3)包括: 根据在不同的同构子图中的节点之间的连接方式，连接对应的不同子服务器上的交换-H-* I I心/T O3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，交换芯片之间的连线方向指示数据传输的方向。4.根据权利要求1 或2所述的方法，其中，所述Kautz有向图的网络直径为2。5.根据权利要求1或2所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：包雯韬，付斌章，陈明宇，张立新，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11