[实用新型]二次集群网络连接装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及计算机技术领域，尤其是一种用于集群的网络连接装置。

背景技术

集群是一种并行或分布式处理系统，由很多连接在一起的独立计算机组成，像一个单独集成的计算资源一样协同工作。计算机节点可以是一个单处理器或多处理器的系统(PC、工作站或 SMP)，拥有内存、I/O 设备和操作系统。一个集群一般是指连接在一起的两个或多个计算机(节点)。节点可以是在一起的，也可以是物理上分散而通过 LAN 连结在一起的：一个连接在一起(LAN 基础上)的计算机集群对于用户和应用程序来说像一个单一的系统。这样的系统可以提供一种价格合理的并可获得所需性能和优势(快速而可靠的服务)的解决方法，这在以往只能通过更昂贵的专用共享内存系统来达到。

目前，常见的有以下三种集群：Berkeley 加州大学的工作站网络(NOW)项目；Urbana-Champaign 伊利诺州大学的高性能虚拟机(HPVM)项目；NASA Goddard Space Flight Center 的 Beowulf 项目,下面予以详细介绍。

1. Berkeley 的工作站网络(NOW)项

Berkeley 的 NOW 项目是用大量生产的商品化工作站和最先进的基于开关的商品化网络部件构造大型并行计算系统的典范。为达到将分散的工作站结合成单一的系统，NOW 项目包含了对网络接口硬件、快速通信协议、分布式文件系统、分布式调度和任务控制的研究和开发。

2. 高性能虚拟机(HPVM)项目

HPVM 项目的目的是将超级计算机的性能分配在低价商品化的系统上。HPVM 还希望将复杂的分布式系统隐藏在清晰明确的界面后面。HPVM 项目提供的软件使高性能计算可以在PC或工作站集群上运行HPVM的结构。包括很多高 API(Application Programming Interface，应用程序编程接口，是一些预先定义的函数) 软件部件，如 MPI、SHMEM 和全局数组，使 HPVM 集群可以与专用的 MPP（ Massively Parallel Processing，大规模并行处理系统）系统媲美。

3. Beowulf 集群项目

Beowulf 项目的目标是发掘 PC 集群执行计算任务的潜力。Beowulf 指的是一堆 PC 机构成一个与 COW/NOW 类似的 PC 集群。PoPC 着重于使用大量上市的商品化部件、专用处理器(而不是盗用空闲工作站的周期)和专用通情网络。Beowulf 总的目标是达到集群的“最佳”性能价格比。在 Beowulf 项目中所开发并不断发展的一套系统软件工具被称为 Grendel，这些工具用于资源管理和分布式应用程序。Beowulf 可以分布在许多编程环境中，有一些作为独立包的开发库，包括 PVM、MPI 和 BSP，以及 SYS v-style IPC和 pthreads。Beowulf 的处理器间通信是通过集群内的以太网 TCP/IP 实现的。因此，处理器间的通信受以太网的性能参数和控制消息传递的系统软件限制。Beowulf 已经在探索使用并行多以太网来满足内部数据传输带宽的需要。该结构使用的“通道绑定(channel binding)”技术，是作为一系列 Linux 内核的增强功能来实现的。Beowulf 项目使用多达 3 个绑在一起的网络来达到可观的通量，从而验证了通道绑定技术的可行性。新的网络技术，如快速以太网的出现，将为处理器间通信性能提供更好的保障。

随着大数据时代的到来，单个小规模PC集群难以满足其对数据处理速度的要求。如果各个机构各自组装大规模的集群系统，一则成本高，二则在集群使用率不高的情况下存在计算资源浪费的情况。如何进一步在低成本的前提下提高集群的计算性能是一个重要的研究课题。其中，二次集群系统的网络连接与布线问题也是需要解决的问题。

发明内容

二次集群网络连接装置主要解决的问题是二次集群系统的网络连接与布线问题。

二次集群网络连接装置，包括二级交换机，一级交换机，上下双层支架，若干网络端口、端口开关和网络连接线，二级交换机，一级交换机分别位于双层支架上下层内，并通过网络连接线将交换机的网络端口与双层支架对应的网络端口相连，双层支架下层的一个网络端口通过网络连接线与上层的一个网络端口相连，接口开关位于上述网络连接线上。

双层支架下层的网络端口中，除上述与上层的一个网络端口相连的端口外，其余均通过网络连接线与一级集群节点机相连。