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虚拟中间背板可实现超高速的板卡间互连(三)

从图5和6两个系统域网络(SAN)可以看出该结构的另一个潜在优点。图5描述了一种常见的SAN或数据中心。图6则表明了在单一系统中这种网络是如何利用中间背板方法工作的。

系统区域网的所有功能,至少是初级功能,可以通过虚拟中间背板的结构嵌入到系统中。本例中多处利用了冗余通道,一阶或二阶选择开关。这些在上文所述的互连结构和图5所示的开关结构中是可以使用的。

一些系统设计者选择增加相反平面功能卡间直接连接的方法,来缩短主要功能间的通道。如果开关转换通道被保留,冗余就可以实现了。对于一个所有功能卡卡槽具有固定精确度的系统来说,功能卡与功能卡间的直接连接是最简单易行的方法。

当对于需要有灵活可拓展性(比如增加路由器、服务器、控制器、存储器的能力,就像特定说明中所要求的一样)的系统来说,但可能是一个非常复杂的问题。因为两个卡的连接位置根据各个槽有所不同。除非连接点在卡与卡的交叉点,否则一个给定卡的连接位置是无法正确对应其在相反平面上相应的卡。甚至,这种期望有交叉点的相反面卡间的连接有可能是不存在的。

具有这种灵活结构的一种可供选择的解决方法是:只利用卡间连接,或者在每一个卡交叉点上的直接连接,而不是使用选择开关卡。这种方法存在着本身所固有的复杂性,因此在系统结构设计阶段要非常的小心。对于特别复杂或者高性能要求的系统,该方法十分有效。

一个典型的应用是高端通信系统。每个卡间的连接应该是半网状网络,这里每个卡都与相反平面上的所有卡连接。如果所有通信总是从一个平面发送到另一平面,那么这种连接是非常有效的。当然,每一个卡上的开关必须允许所有卡都能与它连接。

存在的问题

因为虚拟中间背板结构是一种非常新的技术并且与标准方法存在着本质上的差别,所以还有许多问题亟待解决:

这种结构最适合哪种应用?对于特殊应用,这种结构应该如何优化?在不要求传统的中间背板和底板电路板的情况下,连接器和隔离罩是如何工作实现的?连接器的最佳结构是怎样的?卡是如何内嵌的?能量如何达到最佳分布?如何实现适当气流通风?

考虑气流问题。如果卡的隔离罩被设计成一个平面是垂直的而另一个平面是水平的,则气流可以很容易地从机架两侧流过卡。但是水平卡几乎没有自然气流,所以必须在卡隔离罩的一侧安装水平风扇。

另一个解决办法是设置卡的隔离罩使得所有卡都是垂直排列的,类似图1a所示的方位。在这种情况下气流通风问题就不存在了,但是从顶部和底部访问卡的权限将有所限制。同样,连接器的尺寸将会变得很大,因此会阻止气流的流通。但是这种垂直解决方案对于单一隔离罩的系统还是可行的,同时要求对机架固定结构做一些变动。例如,在这种结构中应该使用具有变化访问权限的卡隔离罩。

另外一个可行的方法是改变卡隔离罩的方向,使所有卡都处在45°位置上。虽然这种方法是有限制的,但可以在一定程度上改变气流通风性。

另外,还要留有一定限度的耗损空间。在系统测试阶段也要求有足够的气流流通。总之,保证卡间通信和气流流通的最简单可行的方法是:水平卡利用水平风扇,垂直卡应结合垂直风扇和自然气流使用。

能量分布也至关重要。为解决这个问题,需要再一次利用开关转换的办法。利用开关卡可很容易分配能量,所以在工作系统中经常使用这种方法。该方法在提供开关冗余的同时也提供了能量的冗余。当然,为互连所放置的中间背板卡同样要考虑能量分配问题。

毫无疑问,对于解决系统网络中卡对卡互连通信的问题,虚拟中间背板结构是一种非常吸引力和有希望的配置。

作者:Michael Fowler

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