[发明专利]交换机系统及其构建方法

说明书

本发明提供了交换机系统的构建方法和交换机系统。交换机系统的构建方法包括：提供多个交换主板，其中，每个交换主板均包括多个交换机芯片；将所述每个交换主板上的多个交换机芯片进行连接作为a维连接；将所述多个交换主板设置在背板上，通过所述背板对所述多个交换机主板上的多个交换机芯片进行b维连接和c维连接以形成a×b×c模式的硅元交换机，其中，a≥2，b≥2，并且c≥2。该交换机系统的硅元交换机内部采用3D torus拓扑结构，3个维度互连均通过PCB实现。该技术节省了光纤和铜缆的成本，传输距离短，且可靠性优于光纤与铜缆。

技术领域

本发明一般地涉及计算机技术领域，更具体地，交换机及其构建方法。

背景技术

HPC(High Performance Computing，即，高性能计算机群)具体应用过程中，在集群搭建、并行运算、协同仿真等过程中，其性能对于系统的带宽、延时、拓扑结构等要求严格。尤其HPC的计算能力从P级到E级，超级计算核心数目从几十万个到几百万个，对网络交换系统的规模、扩展性、成本、能耗、可靠性等方面提出了严峻挑战。因此在组建超大型计算系统的过程中，设计同时兼顾拓扑、散热、密度等多维度因素的大型网络交换系统，成为了亟需解决的重大技术难点。

目前市场上构建大型交换系统的方法主要有两种：由单个交换芯片构成的交换机，通过铜缆或者光纤组建大型网络交换系统；和以fat-tree拓扑结构为代表的大型交换机，组成大型网络交换系统。

由单个交换芯片构成的交换机，通过铜缆或者光纤组建大型网络交换系统。这种系统设计需要大量交换机构建网络，交换机互连需要大量铜缆和光纤。交换机数量导致了机房占地面积过于庞大，大量铜缆和光纤互连成本昂贵、布置复杂。

以数据中心中应用较多的fat-tree(胖树结构拓扑结构)拓扑结构为代表的大型交换机系统。fat-tree拓扑结构具有扩展性不足、路由协议容错性差、开销大成本昂贵、网络规模受限等缺点。该类型交换机受限于端口散热和系统风道设计，无法很好的兼顾密度和散热。因此，现有的交换机，有各种缺点和不足，均不能满足E级计算对于网络交换系统的需求。

发明内容

本发明针对现有技术中所存在的以上缺陷，提供了能够解决上述问题的交换机系统及其构建方法。

根据本发明的一方面，提供了一种交换机系统的构建方法包括：提供多个交换主板，其中，每个交换主板均包括多个交换机芯片；将所述每个交换主板上的多个交换机芯片进行连接作为a维连接；将所述多个交换主板设置在背板上，通过所述背板对所述多个交换机主板上的多个交换机芯片进行b维连接和c维连接以形成a×b×c模式的硅元交换机，其中，a≥2，b≥2，并且c≥2。

优选地，当所述每个交换主板包括位于其两端上的2个交换机芯片时，将所述每个交换主板上的所述2个交换机芯片互连作为a维连接。

优选地，当所述多个交换主板包括6个交换主板时，将所述6个交换主板以并行的方式设置在所述背板上；将分别位于三个相邻的交换主板的一端上的交换机芯片通过背板互连为第一环和第二环并且将位于三个相邻的交换主板的另一端上的交换机芯片通过背板互连为第三环和第四环以作为c维连接；以及将所述第一环与所述第二环连接并且将所述第三环与所述第四环连接作为b维连接。

优选地，将所述第一环与所述第二环连接并且将所述第三环与所述第四环连接作为b维连接进一步包括：通过所述背板将所述第一环的三个交换机芯片中的每一个与所述第二环的三个交换机芯片中的相应一个连接；以及通过所述背板将所述第三环的三个交换机芯片中的每一个与所述第四环的三个交换机芯片中的相应一个连接作为b维连接，以形成2×2×3模式的所述硅元交换机。