[发明专利]NUMA节点外围交换机

说明书

技术领域

本发明领域通常涉及计算机体系结构，且更具体地但不排他地涉及在计算机系统内部使用多对多和多对一的外围交换机的方法、装置和计算机平台以及体系结构。

背景技术

对计算机网络的访问变成当今计算机使用的普遍存在部分。不管是访问在企业环境中的局域网(LAN)以访问共享网络资源还是经由LAN或其它接入点访问互联网，看起来用户总是登录到经由计算机网络访问的至少一个服务。而且，基于云的服务的快速扩展导致计算机网络的甚至进一步使用，且这些服务被预测变得更普遍。

网络用途的扩展(特别是经由基于云的服务)经由网络带宽和处理器能力的大量增加而被促进。例如，宽带网络主干一般支持每秒10吉比特(Gbps)或更大的带宽，而当今的个人计算机的标准是设计成支持1Gbps以太网链路的网络接口。在处理器侧上，处理器能力通过较快的时钟速率和多于一个处理器核心的使用而增加。例如，当今的PC一般使用双核处理器或四核处理器，而服务器可使用具有甚至更多核心的处理器。对于一些种类的服务器，使用多个处理器来增强性能是常见的。此外，可以设想很多(如果不是大部分)，未来处理器性能增加将从使用较大数量的核心的体系结构产生，以及未来服务器可使用较大数量的处理器。

在计算机系统中，一般通过使用网络接口控制器(NIC)(例如以太网NIC)而促进网络访问。在近年来，服务器NIC被设计成支持多核、多处理器平台体系结构的很多优化。这些优化包括接收端调节(RSS)和应用靶向路由(ATR)。这些优化在现有技术前侧总线(FSB)平台体系结构周围被设计，如图1所示。

更详细地，图1描绘了对称多处理(SMP)平台的简化前侧总线体系结构图。该体系结构包括耦合到前侧总线(FSB)102的多个处理器100。耦合到FSB102的还有北桥104，其又耦合到存储器106、高带宽输入/输出(I/O)接口(如平台部件快速互连(PCIe)x8接口108所描绘的)和南桥110。南桥110一般配置成与各种平台I/O设备和外围设备接口，例如由PCIex4接口112和114描绘的。

在这个传统体系结构下，网络接口控制器经由PCIe接口附接到北桥104或南桥110，如NIC116和118所描绘的。在任一情况下，NIC经由北桥104与一致存储器106通信。所有处理器100也经由北桥104访问存储器106。RSS和ATR的实现跨越核心而分布网络工作负荷，且虽然考虑了高速缓存影响，但主要目标是工作负荷分布。

处理器体系结构也在近年来改变了，从分立部件朝着高集成方法移动。例如很多年来，利用FSB的有线(例如板迹线)互连和在北桥和南桥之间的互连使用对北桥104和南桥110在物理上分开的芯片来实现北桥、南桥体系结构。在当今的处理器所采用的一般高集成设计的情况下，使用一个或多个处理器核心的处理器和提供稍微类似于北桥和南桥的功能的逻辑集成在具有嵌入芯片中的相应互连布线的单个芯片上。在这个高度集成的体系结构下，处理器核心被称为“核心”，且处理器电路的其余部分被称为“非核心”。

附图说明

本发明的前述方面和很多伴随的优点将变得更容易领会，因为在结合附图时通过参考后续详细描述其将变得更好理解，其中相似的参考数字在各视图中指相似的部件，除非另有规定：

图1是常规对称多处理器平台体系结构的示意图；

图2是进一步描绘在常规方法下处理分组的NUMA平台体系结构的示意图；

图3是根据一个实施例的使用多对多PCIe交换机的NUMA平台体系结构的示意图；

图3a是根据一个实施例的使用多对多PCIe交换机并包括用于每个NUMA节点的两个上行链路的NUMA平台体系结构的示意图；

图3b是根据一个实施例的使用多对多外围交换机的NUMA平台体系结构的示意图；

图3c是根据一个实施例的使用多对一外围交换机的NUMA平台体系结构的示意图；

图4是一般PCIe体系结构的图；

图5是示出PCIe堆栈的层和在每层处的分组组装/分解的细节的图；

图6是示出根据一个实施例的多对多PCIe交换机的逻辑交换方面的示意图；

图7是示出根据一个实施例的多对多PCIe交换机的内部结构和逻辑的示意图；

图7a是示出根据一个实施例的使用专用于网络业务的一对逻辑交换机的图7的体系结构的增强版本的示意图；

图7b是示出根据一个实施例的多对一PCIe交换机的内部结构和逻辑的示意图；