基于100G网络全国产化服务器

技术领域

本发明属于通信网络领域，具体涉及一种基于100G网络全国产化服务器。

背景技术

随着对服务器数据处理能力的要求不断增加，随之而来的是服务器的数据吞吐量的要求越来越高，传统方式中，网络的通讯速率一般采用千兆网络，RapidIO，10G网络等通讯方式进行数据传输和控制，随着处理器处理能力不断提升，数据传输速率已经不满足未来数据传输速率要求，需要提升传输速率，提升服务器整体的数据处理能力。

高带宽带来更高的数据交互，可以让数据处理核心及时收到需要处理的数据，也可以保证处理后的数据不堆积，使高性能的处理核心利用率提升。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种基于100G网络全国产化服务器，以解决现有的网络数据传输速率已经不满足未来数据传输速率要求的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于100G网络全国产化服务器，该服务器包括：电源模块、计算模块和交换模块；

电源模块负责系统供电，提供系统的主要供电，支撑各模块的工作；电源模块包括：PFC、DC-DC电源模块和第三BMC模块，电源模块通过背板为计算模块和交换模块提供工作使用的电压、电流；

计算模块负责数据处理，提供计算能力，具备高速数据传输接口；计算模块包括：CPU核心模块、第一BMC模块、控制网络和数据网络；第一BMC模块与CPU核心模块通过PCIe连接，采集计算模块工作状态，为系统提供健康管理功能，控制网络与CPU核心模块通过PCIe3.0*4连接，数据网络与CPU核心模块通过PCIe4.0*16连接；

交换模块负责连接各个数据处理节点，负责数据交换，提供高带宽数据吞吐；交换模块包括：交换芯片、交换主控CPU和第二BMC模块，交换主控CPU和交换芯片进行数据互通，交换主控CPU配置交换芯片，使交换芯片具备三层以上的交换功能；

计算模块和交换模块的数据互通采用两种方式，控制信息传输层采用星型拓扑的千兆网互联，管理信息传输层采用IPMI总线式互联实现，使用总线背板进行连接；数据数据传输100G以太网可采用光纤实现互联。

进一步地，该服务器使用VPX加固结构或ATCA加固结构。

进一步地，CPU核心模块包括：飞腾处理器、飞腾桥片、长鑫内存和其他国产存储器，用于提供高性能、高吞吐率的硬件支持平台。

进一步地，第一BMC模块采用飞腾公司BMC芯片或龙心2K系列处理器实现，与CPU核心模块通过PCIe连接，对外引出2路IPMB接口；控制网络采用网讯公司的万兆网络控制器WX1820或千兆网络控制器WX1860实现，提供千兆网络接口或万兆网络接口，与CPU核心模块通过PCIe3.0*4连接；数据网络采用楠菲微电子或网讯公司的100G网络控制器芯片实现，与CPU核心模块通过PCIe4.0*16连接，100G网络控制器芯引出100G网络接口，模块内部将100G网络接口进行光电转换，转为4路25.7812Gbps光接口通过12收12发光纤与交换模块光接口进行连接，提供高带宽的数据吞吐功能。

进一步地，第一BMC模块独立于系统以外，不参与数据处理和数据传输业务，仅对模块内部工作状态进行采集，记录和上报处理。

进一步地，交换模块的交换主控CPU和交换芯片进行数据互通，交换模块采用楠菲微或盛科的20端口以上的100G以太网交换芯片作为网络交换核心，使用独立的千兆网/万兆网交换芯片用于控制平面数据交换，第二BMC通过飞腾公司BMC芯片或龙心2K系列处理器实现SHMC功能，获取全部计算节点数据，利于数据整合；交换芯片每一路100G网络转为4路25.7812Gbps光接口通过12收12发光纤与交换模块光接口进行连接。

进一步地，电源模块采用国产电源模块，提供系统供电和独立辅助电源，系统供电用于维持系统工作，为计算和交换模块提供工作电源；辅助电源采用独立设计，与系统供电完全分离，用于支撑管理平面运行。

进一步地，PFC连接两个DC-DC电源模块，PFC为功率因数校正单元，将交流转换为直流，再由DC-DC电源模块直接将电压进行调整，转换为工作电压，通过连接器输出，为后级系统供电。

进一步地，该服务器还包括系统互联部件，系统互联部件将电源模块，交换模块，计算模块连接在一起，支撑服务器正常工作。

进一步地，管理平面使用IPMI2.0标准，使用IPMB总线互联；控制网络中计算模块的千兆/万兆网络控制器引出千兆网络接口与交换模块的千兆网络接口进行互联，实现控制信息的交互，控制信息通过服务器内任意节点发出或由外部网络设备输入；数据传输网络中各个计算模块引出的100G网络接口，采用4路25.7812Gbps光接口通过12收12发光纤与交换模块光接口进行连接，交换模块的100G网络接口采用光纤互联，保证连接多个计算模块。

(三)有益效果

本发明提出一种基于100G网络全国产化服务器，本发明设计一种基于100G网络全国产化服务器，即实现了加固服务器大数据量处理需求，也实现了服务器间数据交互的方法，可有效提升服务器中各功能的数据高速传输，控制和管理效率。

附图说明

图1为本发明的系统互联关系示意图；

图2为本发明的计算模块示意图；

图3为本发明的交互模块示意图；

图4为本发明的电源模块示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明设计一种基于100G网络全国产化服务器，即实现了加固服务器大数据量处理需求，也实现了服务器间数据交互的方法，服务器维护数据，控制命令，实际数据均在不同的网络中传输，提升了服务器中各功能的数据高速传输，控制和管理效率。

100G网络全国产化服务器可以使用VPX加固结构，ATCA加固结构等加固计算机方式实现，可以将构成分为：电源模块、计算模块和交换模块。服务器全部选用国产器件，包括飞腾处理器，飞腾桥片，长鑫存储，盛科交换芯片等国产芯片。

电源模块负责系统供电，提供系统的主要供电，支撑各模块的工作。电源模块包括：PFC、DC-DC电源模块和第三BMC模块，电源模块通过背板为计算模块和交换模块提供工作使用的电压、电流(例如12V和3.3V备用电源)；

计算模块负责数据处理，提供计算能力，需要具备高速数据传输接口。计算模块包括：CPU核心模块(包括计算CPU，DDR4，桥片，存储芯片等)、第一BMC模块、控制网络和数据网络；第一BMC模块独立工作，采集计算模块工作状态，为系统提供健康管理功能；

交换模块负责连接各个数据处理节点，负责数据交换，提供高带宽数据吞吐。交换模块包括：交换芯片(switch)、交换主控CPU和第二BMC模块，交换主控CPU和交换芯片进行数据互通，交换主控CPU配置交换芯片，使交换芯片具备三层以上的交换功能。

计算模块和交换模块的数据互通采用两种方式，控制信息传输层采用星型拓扑的千兆网互联，管理信息传输层采用IPMI(I2C)总线式互联实现，使用总线背板(PCB和连接器组成的无源PCBA，仅用于互联)进行连接。数据数据传输100G以太网可采用光纤实现互联，保证25.7812Gbps的单线传输速率。

1、计算模块

计算模块的CPU核心模块包括：飞腾处理器、飞腾桥片、长鑫内存和其他国产存储器，用于提供高性能、高吞吐率的硬件支持平台。第一BMC模块采用飞腾公司BMC芯片或龙心2K系列处理器实现，与CPU核心模块通过PCIe连接，对外引出2路IPMB接口；控制网络采用网讯公司的万兆网络控制器WX1820或千兆网络控制器WX1860实现，提供千兆网络接口或万兆网络接口，与CPU核心模块通过PCIe3.0*4连接；数据网络采用楠菲微电子或网讯公司的100G网络控制器芯片实现，与CPU核心模块通过PCIe4.0*16连接，100G网络控制器芯引出100G网络接口，模块内部将100G网络接口进行光电转换，转为4路25.7812Gbps光接口通过12收12发光纤与交换模块光接口进行连接(便于适应100G，CAUI10接口模式)，提供高带宽的数据吞吐功能。计算模块原理框图如图2所示。

飞腾处理器可以搭载飞腾自研的桥片芯片(X100)，通过PCIE进行连接用于扩展USB，SATA等接口；飞腾处理器内部集成DDR4内存控制器，可以直接连接内存颗粒组或内存插卡；飞腾处理器与数据网络，控制网络的控制器采用PCIE进行互联，保证数据传输效率。第一BMC模块独立于系统以外，不参与数据处理和数据传输等业务，仅对模块内部工作状态(工作电压，电流，温度等)进行采集，记录和上报处理。

2、交换模块

交换模块的交换主控CPU和交换芯片进行数据互通，交换模块采用楠菲微或盛科的20端口以上的100G以太网交换芯片作为网络交换核心，使用独立的千兆网/万兆网交换芯片用于控制平面数据交换，第二BMC通过飞腾公司BMC芯片或龙心2K系列处理器实现SHMC功能，获取全部计算节点数据，利于数据整合；交换芯片每一路100G网络转为4路25.7812Gbps光接口通过12收12发光纤与交换模块光接口进行连接(便于适应100G，CAUI10接口模式)。交换模块原理框图如图3所示。

3、电源模块

电源模块采用国产电源模块，提供系统供电和独立辅助电源，系统供电用于维持系统工作，为计算和交换模块提供工作电源；辅助电源采用独立设计，与系统供电完全分离，用于支撑管理平面运行，保证即使在系统供电完全失效后仍可采集服务器系统的实际状态。电源模块原理框图如图4所示。

PFC连接两个DC-DC电源模块，PFC为功率因数校正单元，可以将交流转换为直流，再由DC-DC电源模块直接将电压进行调整，转换为工作电压，通过连接器输出，为后级系统供电。

4、系统互联

系统互联部件将电源模块，交换模块，计算模块连接在一起，支撑服务器正常工作。管理平面使用IPMI2.0标准，使用IPMB总线互联。控制网络中计算模块的千兆/万兆网络控制器引出千兆网络接口与交换模块的千兆网络接口进行互联，实现控制信息的交互，控制信息可以通过服务器内任意节点发出或由外部网络设备输入；数据传输网络中各个计算模块引出的100G网络接口，采用4路25.7812Gbps光接口通过12收12发光纤与交换模块光接口进行连接(便于适应100G，CAUI10接口模式)，交换模块的100G网络接口采用光纤互联，保证可以连接多个计算模块。系统互联原理框图如图1所示。

本发明的关键点在于：

1、全国产服务器的实现方式

100G网络全国产化服务器全国产化服务器可以使用VPX加固结构，ATCA加固结构等加固计算机方式实现，可以将构成分为电源模块，计算模块，交换模块。服务器全部选用国产器件，包括飞腾处理器，飞腾桥片，长鑫存储，盛科交换芯片等国产芯片。

2、多平面多介质的互联方法

系统互联部件将电源模块，交换模块，计算模块连接在一起，支撑服务器正常工作，管理平面使用IPMI2.0标准，使用IPMB总线互联。控制平面计算模块的千兆/万兆网络控制器引出SerDes接口与交换模块的SerDes接口进行互联，实现控制信息的交互，控制信息可以通过服务器内任意节点发出或由外部网络设备输入；数据平面计算模块引出100G网络接口，模块内部将100G网络进行光电转换，转为4路25.7812G光接口通过12收12发光纤与交换模块光接口进行连接(便于适应100G，CAUI10接口模式)，交换模块的每个100G网络接口均采用光接口，保证可以连接多个计算模块。

3、100G以太网的内部双冗余链接方式

100G网络接口，模块内部将100G网络进行光电转换，转为4路25.7812G光接口通过12收12发光纤与交换模块光接口进行连接(便于适应100G，CAUI10接口模式)，交换模块的每个100G网络接口均采用光接口，保证可以连接多个计算模块。

本发明的效果

本发明设计一种基于100G网络全国产化服务器，即实现了加固服务器大数据量处理需求，也实现了服务器间数据交互的方法，可有效提升服务器中各功能的数据高速传输，控制和管理效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。