液冷服务器中多连接器拓扑的信号完整性研究

对3个高速连接器的拓扑和4个高速连接器的拓扑分别在液冷环境和风冷环境中的信号质量进行仿真。在液冷环境中,对4个高速连接器的拓扑中高速连接器间间距进行仿真。仿真结果表明:风冷环境下PCIe 5.0 Tx链路的信号质量优于液冷环境下PCIe 5.0 Tx链路的信号质量;高速连接器个数对液冷环境下PCIe 5.0 Tx链路的信号质量影响较风冷环境下更大;优化后的高速连接器间间距可以改善液冷环境下PCIe 5.0 Tx链路的信号质量。

高性能服务器集群部署系统传输模型研究

对基于映像的集群部署系统传输模型进行了研究,提出了基于多叉树的TFTP传输模型以解决TFTP服务器性能瓶颈问题.依据集群规模增大、系统平均带宽下降的特点,提出了基于带宽受损的动态流水线模型,模型给出了节点到达率和部署系统性能的关系.通过数学解析法、数值模拟法和实际测试对模型进行了验证.为使所提模型具有较好的可扩展性,以交换机为单位对系统进行分域,各域并行工作.作者对文中所提模型与其它3种映像传输模型———组播、可靠组播和BT进行了测试比较,结果表明,组播和可靠组播的性能较优,但可靠性难以保障,不适合传输映像文件,基于带宽受损的动态流水线模型有较高的可靠性且性能优于BT,其部署596MB的映像到48个服务器的时间仅为17.2s.

融合架构云服务器体系结构和关键技术

针对云计算、大数据等应用对异构资源管理和聚合的需求,提出了一种融合架构云服务器体系结构及其关键支撑技术。融合架构云服务器利用硬件资源池化技术,实现计算、存储、网络、供电、制冷和管理模块的解耦与融合重构,具有高密度、低功耗、易扩展、易管理,易维护特点,兼具横向扩展和纵向扩展优势,可优化系统部署、运维和能耗成本,显著降低总体拥有成本(TCO)。在金融、电信和互联网行业的实际应用案例表明,融合架构云服务器功耗降低超过15%,总体拥有成本降低近15%,为云计算、大数据等应用提供了更具性能功耗比优势的IT基础设施设计方案。

基于紧耦合单跳步多平面架构的高端服务器设计

针对高端服务器设计面临的可扩展性问题,提出了一种紧耦合单跳步多平面(TSMP)体系结构设计方法。该方法采用双侧多平面互连结构,支持8-32路规模无缝扩展;基于两级目录结构的高速缓存一致性实现方法,支持高并发一致性访问和高效冲突处理,有效降低一致性访问传输、处理延迟。该方法已应用于浪潮32路K1高端服务器的设计,对设计的系统进行了内存性能、处理性能和可扩展性测试,测试结果表明,采用该设计可使高端服务器的计算、访存性能随系统规模从单路到32路线性增长。K1高端服务器支持基于QPI1.0协议的Intel安腾(Itanium)4核CPU-Tukwila和8核CPU-Polson,是中国研制的首台投入商业化应用的高端服务器。

高密度服务器的传导骚扰溯源及整改

某急需量产服务器的传导骚扰测试超标,从分析电磁干扰的原理与路径出发,确认直流开关电源为干扰源。服务器主板的布线密度很高,对整改造成了很多限制。通过将网口连接器输出端地悬空设计,在保证高速信号参考地完整性的前提下,阻断了干扰信号路径。通过结构优化使主板连接器外壳和机箱外壳之间保持低阻抗连接,使外界强干扰可通过此路径泄放到机箱外壳,内部电路得到保护。整改后,高密度服务器的传导骚扰测试合格。

服务器管理控制系统威胁建模与应用

基板管理控制器(BMC)作为大型嵌入式系统负责对服务器进行控制和管理,针对BMC的脆弱性以及面临的安全威胁,提出一种服务器管理控制系统的威胁模型。首先,为了寻找威胁,根据BMC的硬件结构和软件架构建立了数据流图(DFD);其次,采用威胁六要素(STRIDE)方法进行威胁发现,得出全面的威胁列表;然后,为了对威胁进行细化描述,建立了威胁树模型,得出具体的攻击方式并对威胁进行量化;最后,针对STRIDE分类的威胁制定了应对策略,给出了BMC威胁的具体防护方法,满足了机密性、完整性、可用性等安全目标。分析结果表明,所提模型能够全面识别BMC的安全威胁,基于该模型提出的BMC具体防护方法已作为安全基线应用于设计过程中,提升了服务器整体安全性。

基于预防性散热的服务器功耗优化方法研究

随着互联网行业的高速发展和5G时代的到来,对于高性能服务器和存储设备的需求越来越大,但同时对于设备功耗优化的要求也越来越高。提出了一种基于预防性散热的功耗优化控制策略对服务器的功耗进行优化。首先获取设备的最高温度,与温度阈值比较后设为参考点,通过评估参考点的电流变化来预测温度变化的趋势,随后发出相对应的控制信号来预先调节风扇转速,达到功耗优化的目的。搭建了实验系统,并针对系统的功耗优化问题,设计不同周期相同占空比、相同周期不同占空比以及不同温度3组实验来对所提控制策略进行验证,实验结果表明所提出的控制策略可以有效地降低设备功耗。

基于RISC-V的服务器管理控制器FPGA原型设计

服务器管理控制器是云计算装备关键部件之一,目前主要基于ARM架构开发,ARM较高的授权费推高了控制器设计成本,不利于SoC相关产品的迭代和升级.RISC-V是近年提出的一种开源的处理器架构,与ARM同属精简指令集,具有模块化、可扩展等诸多特点.本文采用RISC-V开源处理器BOOM核心,设计实现了一种基于RISC-V处理器的服务器管理控制器FPGA原型系统.该系统基于Xilinx的Virtex Ultra Scale 440 FPGA进行了原型构建,完成了实际应用场景下的功能测试和CoreMark测试,结果显示处理器性能提升了26%,优于同级别的ARM核心,系统功能符合设计预期.此外,该原型系统基于OpenBMC实现了IPMI等专用管理控制协议,基本功能验证通过,证明了通过RISC-V替换ARM优化SoC架构的可行性.

数据库服务器性能测试方法的研究和实现

简单地介绍了数据库技术的发展和工作原理,分析了当前数据库服务器性能的测试方法的缺点,并提出了一种新的改进的测试方法.通过对该方法的实际验证表明,测试效果比较理想,达到了改进测试的目的.

AI服务器PCIe拓扑应用研究

CPU+GPU的架构设计广泛应用于AI服务器,以实现大数据、云计算和人工智能等领域的数据收集和处理,常用的CPU+GPU PCIe拓扑结构有Balance Mode、Common Mode和Cascade Mode 3种。结合实际需求,复杂多样的应用场景需要对各种拓扑结构的适用性进行研究。首先简要介绍3种拓扑结构;然后设计实验,通过点对点带宽与延迟、双精度浮点运算性能和深度学习推理性能测试深入分析3种拓扑的适用性,为AI服务器在实际应用中的PCIe拓扑选择提供指导。

基于攻击树和模糊层次分析法的服务器固件威胁模型

针对服务器固件的脆弱性以及面临的安全威胁,提出一种基于攻击树和模糊层次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process,FAHP)的威胁模型。为了最大化消除主观因素的影响,利用FAHP建立模糊一致判断矩阵计算叶节点的安全属性值,得出每条攻击路径概率。分析FAHP相对于传统层次分析法(AHP)的优点,基于每个叶节点制定威胁消减措施。分析结果表明,该模型能够降低人的主观因素的影响,从而有助于识别服务器固件的安全风险。

可信计算在服务器基板管理控制器中的应用

研究了可信计算技术在服务器基板管理控制器(BMC)中的应用,利用BMC和国产可信密码模块(TCM)作为信任根,在服务器上电启动过程中实现了对自主研发的BMC板卡固件的可信引导,对BIOS的主动度量,构建了完整的信任链。基于BMC板卡开发了FPGA控制TCM的逻辑,并开发了U-Boot可信功能软件。结果表明,在信任链构建过程中可以有效防止固件被恶意篡改,从而为系统平台构建了安全可信的环境。

一种基于重复数据删除技术的云中云存储系统

随着云存储技术的快速发展和应用,越来越多的企业和用户都开始将数据从本地转移到云存储服务提供商进行存储.但是,在享受云存储高质量服务的同时,将数据仅仅存储于单个云存储服务商中会带来一定的风险,例如云存储服务提供商的垄断、数据可用性和安全性等问题.为了解决这个问题,提出了一种基于重复数据删除技术的云中云存储系统架构,首先消除云存储系统中的冗余数据量,然后基于重复数据删除集中的数据块引用率将数据块以复制和纠删码2种数据布局方式存储在多个云存储服务提供商中.基于复制的数据布局方式易于实现部署,但是存储开销大;基于纠删码的数据布局方式存储开销小,但是需要编码和解码,计算开销大.为了充分挖掘复制和纠删码数据布局的优点并结合重复数据删除技术中数据引用的特点,新方法用复制方式存储高引用数据块,用纠删码方式存储其他数据块,从而使系统整体性能和成本达到较优.通过原型系统的实现和测试验证了相比现有云中云存储策略,新方法在性能和成本上都有大幅度提高.

一种高效存储解决方案的分析与研究

企业的关键信息以几何级速度增长,更多的数据需要保存更长的时间,面对TB甚至是PB级海量数据如何进行高效存储成为研究的重点.伴随着云计算和云存储的发展,对后端的高效存储和管理成为存储方面的重点研究问题,高效存储和管理不仅为用户提供更高质量的服务,而且还可以降低用户成本,实现高效低碳的环保型存储,这其中主要用到了多协议访问、存储虚拟化、自动精简配置、重复数据删除等关键技术.

云海大数据一体机体系结构和关键技术

为了弥补从大数据技术到行业应用之间的鸿沟,针对当前行业用户对大数据处理平台的持续扩展、一体化和多样性需求,提出了大数据一体机的可扩展性、可定制性和多类型处理模型,并基于此设计了云海大数据一体机.该一体机采用兼顾横向和纵向可扩展的体系结构,并采用硬件可定制化设计和混合型软件架构支持多种大数据应用类型.在此基础上,针对HDFS元数据服务瓶颈问题、MapReduce负载倾斜问题、HBase的跨域问题,介绍了在云海大数据一体机中采用的多元数据服务、负载均衡和跨数据中心大表技术.在电信、金融和环保行业实际案例中的应用和测试表明,上述体系结构和关键技术是可行和有效的.

一种支持多种访存技术的CBEA片上多核MPI并行编程模型

现有的CBEA（Cell Broadband Engine Architecture）编程模型多侧重于支持类似于流处理的“批量访存”（Bulk Data Transfer）应用,传统非规则访存应用性能较低.文中基于Cell架构提出了一种同时支持“批量访存”与非规则访存应用的MPI并行编程模型,将通信分解在PPE（PowerPC Processing Element）上,拓宽模型的适用范围;在统一访存接口下,通过运行时访存剖分信息指导选择和优化访存以提高计算效率.实验结果表明,文中提出的编程模型支持多种访存模式并具有很好的并行加速比,可获得较同类相关技术30%-50%左右的性能提升.

BDSim:面向大数据应用的组件化高可配并行模拟框架

大规模并行模拟是研究大数据体系结构的重要方法,对大数据应用及众核体系结构的发展有着不可替代的推动作用.然而,目前的模拟技术不能满足大数据体系结构研究的需求,主要体现在模拟速度慢、配置过程复杂以及可扩展性差等方面.为了解决此问题,评估面向大数据应用的高通量众核体系结构的性能与功耗,该文提出了面向大数据应用的并行模拟框架——BDSim.该框架基于组件化思想,将功能组件与框架服务单元组成并行功能单元,并可根据负载情况,自由配置组件与框架服务单元之间的映射关系.为了提高组件之间的通信和同步效率,该文提出了一种非阻塞无锁通信优化方法,和一种CMB保守同步算法的优化算法——NMTRT-CMB同步算法.模拟不同并发规模的基于2D-Mesh网络的众核系统的实验结果表明,与基于锁的并行通信方法相比,框架采用的非阻塞无锁通信优化方法可以提高并行模拟速度约10%,该算法与CMB同步算法相比,NMTRT-CMB同步算法可以减少空消息数量达90%以上.

云存储系统可扩展性评测研究

云存储系统中管理大规模数据的能力是云存储系统可拓展性的重要组成部分,而超大容量的测试需求是云存储系统可扩展性评测的难点。针对此问题,分别在水平扩展和垂直扩展两个层面提出可扩展性评测方案,设计并实现了可扩展性评测工具——自动精简配置文件系统(thin provisioning file system,TPFS)。TPFS运行在云存储系统中的数据节点提供一定容量的实际存储空间和特定大小的元数据空间,并提供文件系统级别的自动精简配置,以此对云存储系统进行可扩展性评估。实验结果表明,在实际空间仅为40 GB的情况下,TPFS文件系统可以达到8 TB规模的扩展性。

海量数据持续数据保护技术研究及实现

持续数据保护(continuous data protection,CDP)是一种在不影响主要业务系统运行的前提下,可以实现持续捕捉或跟踪目标系统所发生的任何改变,并且能够恢复到此前任意时间点的方法.提出了一种新的可扩展的海量数据持续数据保护技术;设计基于块级的海量数据持续数据保护技术的体系架构、关键技术.最后对系统性能进行了对比分析,并进行了总结和展望.

基于Cell多核处理器的层次化运行时支持技术

基于Cell处理器的异构多核架构及软件显式管理的多级存储层次,使其面临编程困难和性能难以有效发挥等问题.现有基于Cell/B.E.的编程模型多侧重于支持类似于流处理的"批量访存"(bulk data transfer)应用,传统非规则访存应用性能较低.通过扩展Cell/B.E.访存库增强协处理单元的自主作用,以协处理单元为中心建立Cell计算平台上的MPI和弱一致性Pthread分层并行编程运行时支持.分层的运行时支持结构及扩展后的Cell/B.E.访存库使模型具有更好的效率和可扩展性,并且提高了非规则应用的性能;模型中的MPI方便了大量传统并行应用向新架构的移植及开发,而弱一致性Pthread则为MPI提供高效的任务运行时管理支持及为系统级用户提供对架构全面控制的编程接口.实验结果表明,提出的运行时支持技术不仅可适应不同应用的要求,同时借助访存库中的剖分优化机制可有效地挖掘Cell/B.E.架构性能.