CN104156037A - 基于云服务的高密度微服务器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于云服务的高密度微服务器，包括机箱、计算节点、桥接底板、硬盘和硬盘背板；其中，所述计算节点设置在所述机箱的后部，所述硬盘设置在所述机箱的前部；所述桥接底板和所述硬盘背板依次所述计算节点和所述硬盘之间；所述计算节点用于处理***数据和管理整机***，通过所述桥接底板连接所述硬盘背板；所述硬盘背板外接所述硬盘。本发明以2U机箱为基本单元，在狭小的空间里就集成了6个计算节点，并兼具冗余管理功能，是真正实现了高密度，低成本，高性能的微服务器；本发明采用刀片式的计算节点支持热插拔功能，方便用户操作；本发明中的冗余管理的设计减小了服务器运行故障的风险。

Description

基于云服务的高密度微服务器

技术领域

本发明涉及微服务器，具体地，涉及一种基于云服务的高密度微服务器。

背景技术

微服务器是继刀片服务器之后，服务器形态的又一次变革。它拥有比刀片服务器更高的密度，同时能耗也更低。市场上的微服务器主要分为两种，一种是基于ARM架构的微服务器，比如百度公开的“百度云”业务的冷数据存储方案就是基于ARM架构的解决方案，此方案虽然功耗比较低，但是处理器的性能比较低，不能完全满足云服务器的计算及存储方面性能的要求，只能应用到最简单的服务；另一种是基于intel ATOM和Xeon E3系列的微服务器。Intel处理器在微服务器应用方面还处于初期设计应用阶段，虽然散热方面比较大，但是处理器的性能有很大的提高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于云服务的高密度微服务器。

根据本发明提供的是一种2U机箱***解决方案，主模块是基于intel处理器的计算节点，大大提高了服务器的性能，同时三层叠加的桥接底板设计，主板零件摆放的优化，及特殊机箱结构，可以有效提高整机散热效率。管理与业务功能集成在一个节点的设计，使整机***少用一个管理模块而显得更加精简，冗余管理模式则增加了管理的安全性能，保证***安全有效的运行。

根据本发明提供的基于云服务的高密度微服务器，包括机箱、计算节点、桥接底板、硬盘和硬盘背板；

其中，所述计算节点设置在所述机箱的后部，所述硬盘设置在所述机箱的前部；所述桥接底板和所述硬盘背板依次所述计算节点和所述硬盘之间；

所述计算节点用于处理***数据和管理整机***，通过所述桥接底板连接所述硬盘背板；所述硬盘背板外接所述硬盘。

优选地，所述计算节点的数量为六个；所述计算节点在所述机箱的后面板上呈2×3的矩阵分布；

六个计算节点通过桥接底板相互连接。

优选地，所述硬盘的数量为十二个，所述硬盘在所述机箱的前面板上呈4×3的矩阵分布；

其中，一个计算节点与一组硬盘对应，一组硬盘包括两个硬盘，从而六个计算节点与六组硬盘一一对应。

优选地，还包括电源模块，所述电源模块设置在两列所述计算节点的中间；所述电源模块连接所述硬盘背板。

优选地还包括BMC微处理器，所述BMC微处理器连接所述计算节点和所述桥接底板；所述BMC微处理器用于管理计算节点。

优选地还包括散热风扇，所述散热风扇设置在所述硬盘背板和所述桥接底板之间。

优选地还包括桥片、千兆以太网芯片和万兆光纤网络芯片；

其中，所述桥片连接所述计算节点，所述千兆以太网芯片和所述万兆光纤网络芯片均连接所述桥片。

优选地使用六个计算节点中的第一计算节点和第二计算节点进行冗余管理，设定第一计算节点为默认的管理节点；其中，冗余管理包括如下步骤：

步骤1：第一计算节点和第二计算节点分别通过微处理器模拟出心跳信号；

步骤2：当第二计算节点侦测带第一计算节点的心跳信号超过设定时间间隔或消失时，则第二计算节点接管管理功能。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明以2U机箱为基本单元，在狭小的空间里就集成了6个计算节点，并兼具冗余管理功能，是真正实现了高密度，低成本，高性能的微服务器；

2、本发明采用刀片式的计算节点支持热插拔功能，方便用户操作；

3、本发明中的冗余管理的设计减小了服务器运行故障的风险；

4、本发明集成12个3.5寸的硬盘还可以配备成存储服务器，达到了一机多用的效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中前面板的结构示意图；

图2为本发明中后面板的结构示意图；

图3为本发明的结构示意图。

图中：

1 为硬盘；

2 为计算节点；

3 为电源模块；

4 为硬盘背板；

5 为散热风扇；

6 为桥接底板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本实施例中，如图1、图2、图3所示，本发明提供的基于云服务的高密度微服务器，包括机箱、计算节点、桥接底板、硬盘和硬盘背板；

其中，所述计算节点设置在所述机箱的后部，所述硬盘设置在所述机箱的前部；所述桥接底板和所述硬盘背板依次所述计算节点和所述硬盘之间；机箱采用2U机箱。

所述计算节点用于处理***数据和管理整机***，是整机***的核心模块，通过所述桥接底板连接所述硬盘背板且进行通信；所述硬盘背板外接所述硬盘。计算节点通过末端的PCIe x8金手指与桥接底板连接。桥接底板与硬盘背板模块通过SAS线实现相连。

所述计算节点的数量为六个；所述计算节点在所述机箱的后面板上呈3×2的矩阵分布；六个计算节点通过桥接底板相互连接。所述计算节点全部采用刀片式，支持热插拔功能。计算节点采用intel处理器至E3-1200LV3强处理器，TDP(Thermal Design Power，散热设计功耗)最大支持到80W，可以根据需求配置CPU；计算节点内存支持4个DDR3LECC1333/1600无缓冲双通道内存模块(Unbuffered Dual In-Line Memory Modules，UDIMM),最大支持到32G；无缓冲双通道内存模块用于运算数据的缓存。

所述硬盘的数量为十二个，所述硬盘在所述机箱的前面板上呈3×4的矩阵分布；其中，一个计算节点与一组硬盘对应，一组硬盘包括两个硬盘，从而六个计算节点与六组硬盘一一对应。所述硬盘采用3.5存硬盘。硬盘背板的硬盘信号线通过SAS线连接到计算节点的背板从而连接到对应计算节点。

本发明提供的基于云服务的高密度微服务器还包括集成CPLD(ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)，集成CPLD参与硬盘的智能管理；集成CPLD根据硬盘指示灯的亮灭控制硬盘的上电与掉电。

本发明提供的基于云服务的高密度微服务器还包括电源模块，所述电源模块设置在两列所述计算节点的中间；所述电源模块通过电源连接器连接所述硬盘背板。本发明提供的基于云服务的高密度微服务器还包括BMC微处理器，所述BMC微处理器连接所述计算节点和所述桥接底板；所述BMC微处理器用于管理计算节点和整机机箱管理，包括计算节点的硬件环境，如电压和温度的侦测及散热风扇控制，计算节点的开关机控制，计算节点的主板指示灯的控制。

本发明提供的基于云服务的高密度微服务器还包括散热风扇，所述散热风扇设置在所述硬盘背板和所述桥接底板之间。本发明提供的基于云服务的高密度微服务器还包括桥片、千兆以太网芯片和万兆光纤芯片；其中，所述桥片连接所述计算节点，所述千兆以太网芯片和所述万兆光纤网络芯片均连接所述桥片。

其中，千兆以太网芯片用于普通数据交换；万兆光纤网络芯片用于将大数据与外部的高速连接；所述桥片采用intel桥片C226，在计算节点的主板上，千兆以太网芯片和万兆光纤网络芯片均通过PCIe接口与intel桥片C226连接，同时分别通过RJ45连接器(千兆)和SFP+连接器与外部连接。

BMC微处理器通过PCIe总线，LPC总线，USB总线，I2C总线与intel桥片C226连接，通过PECI总线与计算节点连接，通过SATA总线，IPMBus总线，MDI总线，串口总线和其他的一些控制总线连接到桥接底板

使用六个计算节点中的第一计算节点和第二计算节点进行冗余管理，第一计算节点为默认的管理节点，冗余管理包括如下步骤：

步骤1：第一计算节点和第二计算节点分别通过BMC微处理器的GPIO信号模拟出心跳信号；

步骤2：当第二计算节点侦测带第一计算节点的心跳信号超过设定时间间隔或消失时，则第二计算节点接管管理功能。

另外，第一计算节点和第二计算节点相互直间连接串口信号总线和网口信号总线，用于两个管理节点管理信息的交互传输。

第一计算节点和第二计算节点都可单独做为管理节点，利用BMC微处理器来管理其他计算节点，具体为BMC微处理器上的一组IPMBus总线分别通过金手指接到桥接底板，然后经过SAS连接器连接到剩余的五个计算节点上，以实现计算节点间的通信。此外，各计算节点的在位信号、开机信号也通过SAS连接器和桥接底板传输到到BMC微处理器上，以实现各节点的状态侦测。如第一计算节点通过在位检测信号侦测其他计算节点是否有***，通过IPMBus总线读取及控制其他计算节点，如开关机，温度和电压信息读取等，并且还可以根据温度信息，调节对应散热风扇的转速以达到智能调温的目的。此外，由于BMC微处理器通过NCSI总线和千兆以太网芯片连接，因此管理节点还支持远程管理功能。

本发明提供的基于云服务的高密度微服务器还包括两个迷你SATA接口和一个迷你PCIe插口；迷你SATA接口用于外接mSATA存储卡，可做***盘及缓冲盘使用；迷你PCIe插口用于外接PCIe设备，通常用作高速存储设备，以提升数据传输速度。

迷你SATA通过SATA总线连接到intel桥片C226，迷你PCIe通过PCIe2.0总线连接到intel桥片C226；迷你SATA接口和迷你PCIe插口的外部接口连接器都采用miniPCIe连接器。

本发明提供的基于云服务的高密度微服务器还包括1个PCIe x8插座，支持PCIe3.0，可以根据需求扩展为其他PCIe卡，PCIe x8插座用于扩展PCIe外接卡，PCIe x8插座通过PCIe3.0总线连接到计算节点。

机箱的前部是硬盘阵列区，可插12个硬盘，硬盘内侧固定垂直的硬盘背板，硬盘背板的内侧为风扇固定架，可热插拔4个风扇。机箱的后部为计算节点，计算节点的中间为电源模块。三级叠加水平固定的桥接底板设置在所述计算节点和风扇固定架之间。

桥接底板PCB的形状由原先的长方形改成凹字形，两边的突出焊接PCIe连接器，用于插接计算节点，中间的凹陷部分插接电源模块。同时所有的SAS连接器和SATA信号驱动芯片靠近PCIe连接器，以增强信号质量，优化设计。

本发明整机各模块设计时，优化零件布局，充分利用有限的空间，桥接底板采用三级叠加的方式，即桥接底板分三块，分别与三组计算节点水平，桥接底板用铜柱固定在机箱上，从而增加机箱内部的通风空间，以及利用定制的机箱结构，使风道更顺畅。改变模块PCB的形状，并且采用夹板式的PCIe连接器，使桥接底板和计算节点的主板在同一水平线上，以减少风阻，使***散热效果更好以优化整机性能。

本发明提供的是一种2U机箱***解决方案，主模块是基于intel处理器的计算节点，大大提高了服务器的性能，同时三层叠加的桥接底板设计，计算节点零件摆放的优化，及特殊机箱结构，可以有效提高整机散热效率。管理与业务功能集成在一个计算节点的设计，使整机***少用一个管理模块而显得更加精简，冗余管理模式则增加了管理的安全性能。保证***安全有效的运行。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种基于云服务的高密度微服务器，其特征在于，包括机箱、计算节点、桥接底板、硬盘和硬盘背板；

其中，所述计算节点设置在所述机箱的后部，所述硬盘设置在所述机箱的前部；所述桥接底板和所述硬盘背板顺次设置在所述计算节点和所述硬盘之间；

所述计算节点用于处理***数据和管理整机***，通过所述桥接底板连接所述硬盘背板；所述硬盘背板外接所述硬盘。

2.根据权利要求1所述的基于云服务的高密度微服务器，其特征在于，所述计算节点的数量为六个；所述计算节点在所述机箱的后面板上呈3×2的矩阵分布；

六个计算节点通过桥接底板相互连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于云服务的高密度微服务器，其特征在于，所述硬盘的数量为十二个，所述硬盘在所述机箱的前面板上呈3×4的矩阵分布；

其中，一个计算节点与一组硬盘对应，一组硬盘包括两个硬盘，从而六个计算节点与六组硬盘一一对应。

4.根据权利要求3所述的基于云服务的高密度微服务器，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块设置在两列所述计算节点的中间；所述电源模块连接所述硬盘背板。

5.根据权利要求3所述的基于云服务的高密度微服务器，其特征在于，还包括BMC微处理器，所述BMC微处理器连接所述计算节点和所述桥接底板；所述BMC微处理器用于管理计算节点。

6.根据权利要求1所述的基于云服务的高密度微服务器，其特征在于，还包括散热风扇，所述散热风扇设置在所述硬盘背板和所述桥接底板之间。

7.根据权利要求5所述的基于云服务的高密度微服务器，其特征在于，还包括桥片、千兆以太网芯片和万兆光纤网络芯片；

其中，所述桥片连接所述计算节点，所述千兆以太网芯片和所述万兆光纤网络芯片均连接所述桥片。

8.根据权利要求5所述的基于云服务的高密度微服务器，其特征在于，使用六个计算节点中的第一计算节点和第二计算节点进行冗余管理，设定第一计算节点为默认的管理节点；其中，冗余管理包括如下步骤：

步骤1：第一计算节点和第二计算节点分别通过微处理器模拟出心跳信号；

步骤2：当第二计算节点侦测带第一计算节点的相邻心跳信号间超过设定时间间隔或消失时，则第二计算节点接管管理功能。