CN1503946A

CN1503946A - 服务器阵列硬件结构和系统

Info

Publication number: CN1503946A
Application number: CNA018226280A
Authority: CN
Inventors: 裘明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2001-12-31
Publication date: 2004-06-09
Also published as: WO2002069076A9; EP1356359A2; AU2001297630A1; JP2004519770A; EP1356359A4; WO2002069076A3; WO2002069076A2; US20020124128A1

Abstract

高密度服务器的中平面板(33)安装有其具有已改进Compact PCI(CPCI)形态因素(49、49′)的8个处理器卡、多个硬盘卡、以及一KMV切换卡，利用冗余的网络控制卡通过形成于CPCI J2总线(49)上的网络连接而使上述这些卡与网络相连。由冗余的电源卡通过CPCIJ2总线将电源提供给处理器卡。处理器卡和电源卡被装配在中平面板的背面，同时多个硬盘卡、KMV切换卡、以及扩展卡装配到前面。所有的卡均是热交换的并且将其配置成放在中平面板的水平方向。每个处理器卡通过CPCI J1总线来控制两个扩展卡，上述CPCI J1总线穿过了中平面板。处理器卡管脚引出线与传统CPCI前面处理器卡的管脚引出线成镜像。

Description

服务器阵列硬件结构和系统

发明背景

1、技术领域

本发明涉及计算机网络结构，更具体的说涉及应用了已改进的CompactCPI技术或形态因素(form factor)的集成模块化多服务器系统。

2、背景技术

在计算机中，集群被用于典型的PCs或UNIX工作站、多存储设备、以及冗余内连接这样的多计算机中以形成一个呈现给用户的可高度有用的系统。集群还可用于负载平衡以及高效率方面。传统的服务器集群不限制单个大逻辑实体中比例有所增大的服务器的数目以便提供较高的计算和服务能力。除了可提高性能之外，服务器集群还可提供了冗余以对任一个PC服务器的故障进行故障转移。集群的一个要旨就是对于外部而言集群看起来似乎是一个独立的系统。

如上所述，在负载平衡方面通常使用集群。集群一般被用于对大业务量网点上的通信量进行负载平衡。负载平衡对一计算机必须在两个或多个计算机间所做的作业量进行划分使得多个作业可同时进行，总的来说使所有的用户获得了更快的服务。负载平衡是由硬件、软件、或两者的组合来完成的。将一网页请求发送到“管理器”服务器，该“管理器”服务器确定哪一个相同的服务器或非常类似的网络服务器来处理发送来的请求。一个方法是按照循环的方式依次将每个请求路由到域名系统表(DNS)中的不同服务器主机地址。由于具有web farm(网络存储区)(有时将其称为配置)，因此可更快的处理通信量。因为负载平衡需要多个服务器，因此它通常具有故障转移和备份业务。在很多方法中，将服务器分布到不同的地理位置上。

通常使用集群的另一个方面就是高效率方面。在信息技术中，高效率是指可在所希望的长时间内连续操作的系统或部件。工作效率是相对于“100％操作”或“无故障”来衡量的。一系统或产品所普遍保持的但难以实现的工作效率标准被认为是“5个9的”(99.999％)工作效率。

因为一计算机系统或一网络由多个部件组成，在上述系统或网络中必须具备所有这些部件以便其整个体系是可操作的，因此用于解决高效率的多个方案围绕者备份和故障转移处理以及数据存储和存取。对于存储而言，冗余阵列磁盘机(RAID)是一个方法。近来的方法是存储区网络(SAN)。

一些有效利用率专家就任意的高效系统强调指出，系统的部件必须要设计得很好的且在使用之前要进行充分的试验。例如，未充分试验的一个新的应用程序很可能是生产系统中的频繁故障点。

集群还可相对低成本的对科学应用以及其他应用进行并行处理以支持并行操作。早期的且很著名的一个例子就是Beowulf方案，在该方案中使用了多个成品的PCs以形成了用于科学应用的集群。

集群的其他应用包括网页服务以及高速缓存、网络通信的SSL加密、为少量的显示而对网页内容进行译码、形成音频和视频内容流、文件共享、网页服务和高速存储网络通信的SSL加密。

自从在1980年当将集群用在DEC’s VMS系统以来，集群一直是可被使用的。IBM的sysplex是主机系统的集群方法。微软公司、太阳微型系统、以及其他的引领硬件和软件的公司提供了集群包，这些集群包被认为是可提供可量性和有效利用率。由于要确保通信量或者有效利用率的增加，因此集群的所有部件或者某些部件的大小或者数量有所增加了。

然而，传统的计算机集群所存在的问题包括服务器之间的复杂的电缆互连以及为调节大量服务器而所需的空间。此外，如果服务器板出现了故障，那么必须拔出整体底板以检查CPU主板的故障原因。

高密度服务器可解决传统服务器集群的某些问题。配置在一个支架内的高密度服务器可从一个服务器到一百个或更多的服务器。为了将一服务器添加到集群中或从集群中移走一服务器，仅需做的一个工作就是从底板上移走一CPU主板。高密度服务器通常使用由支架(rack)内的所有系统所共享的一组外围设备(CD-R驱动器，FDD驱动器，键盘，视频显示器，以及鼠标)。

一种流行的高密度服务器就是“叶片服务器”(blade server)。叶片服务器通过利用KVM控制系统而解决了缠绕电缆的问题。他们通常包括冗余的电源供给和热交换系统板。叶片服务器很薄，将包括一个、两个、或更多微处理器和存储器的模块化电子电路设计成单独的专用应用(例如服务网页)并且可将该电子电路插入到位于多个类似服务器之内的可节省空间的支架中。为人所知的是包括280个垂直的位于多个支架上的或者一排排站立在地板上的单个柜中的叶片服务器模块。将共用高速母线的叶片服务器设计成可产生较少的热量并且由此可节省能源成本以及空间。利用叶片服务器可使大的数据中心和互联网服务提供者(ISPs)的主网页位于公司之间。

像大多数集群应用一样，还可使叶片服务器设法包括负载平衡和故障转移能力。叶片服务器通常从已位于主板上的一操作系统和应用程序开始，该叶片服务器专用于上述应用程序。

现有的高密度服务器具有这样几个问题，即包括高成本、缺少兼容性、缺少通用性。现有的高密度服务器使用以相对低容量和高利润率以生产出很贵系统的价格所出售的专有硬件和软件。现有的高密度服务器与第三方扩充插件卡以及其他的第三方组件不相容以导致了它们的有限通用性。

另一方面，紧凑的外设部件互连(CPCI或CompactCPI)提供了计算机背板结构标准以及可使用标准的第三方扩充插件卡、部件、以及软件的外围集成。CPCI是具有不同物理形态因素的台式外设部件互连(PCI)的电扩展集。CPCI利用VME总线所通用的欧洲卡形态因素。外设或扩充插件卡占用了底板上的插槽、得到了来自此插槽的电源、并利用诸如母卡、服务器卡、母板、或具有CPUs的系统插槽板这样的处理器，同时还占用了底板上的插槽以驱动与其有关的应用。

CPCI提供了扩充插件卡、处理器以及底板间的标准高速PCI局部总线接口。总线是一传输路径，该传输路径上的信号离开了或传输到与信号线相连每个设备上。只有信号所寻址的设备注意它们；其他的设备则丢弃这些信号。PCI标准是INTEL为PCs所研发的总线标准，该标准可使数据在CPU与卡外设间以比通过ISA总线更快的传输速率进行传输(例如，大约132Mbps与5Mbps相对照)。

图1给出了从系统机箱的前面看去现有的一般CPCI底板11的示意图。CPCI系统是由一个或多个CPCI总线区段组成的。每一区段是由其中心至中心的间距为20.32mm(0.8英寸)的8个CPCI卡所在位置13组成的。每个CPCI区段包括一个系统插槽15、以及7个外设插槽或者扩充插件槽17。

系统插槽卡位于系统插槽15上并且为位于该区段上的所有卡提供了仲裁、时钟分布、复位功能。系统插槽通过管理每个本地卡的IDSEL信号来负责执行系统的初始化。实际上，系统插槽可位于底板的任一位置上。外设插槽17包括一个主板或卡、智能从设备、或PCI总线主设备。

将所示出的8个CPCI前面插头19安装到位于图1的每个卡所在位置13上的底板11上。图2给出了用于通过前面插头19将CPCI卡固定到卡所在位置13上。每个连接器包括相等的两部分：较低部分(110个插脚)被称为J1，较高部分(也是110个插脚)被称为J2。连接器键是由J1连接器实现的以物理上地防止卡的不正确安装，并且连接器键包括用于装配到较宽配对插槽或凹槽27上的较宽键23以及用于装配到较窄配对插槽或凹槽29上的较窄键25。图1仅说明了一个连接器的配对插槽，但是应该明白的是其他的连接器也包括配对插槽。

在特定的电信应用中，将卡连接在CPCI底板的背面(在这种情况下底板是一中平面)。这使得厂商设计出只适合终端外部输入和输出接口的卡。因此所有处理器的作用集中在卡的前面，这使得与特定卡相连的所有电缆插入到卡背面上的电接口中。因为它被分成两部分，因此当要取代前面部分或处理器部分时，利用所提供的物理顶出杆而移走上述前面部分或处理器部分，而无需干扰后面所固定的电缆。将与前面插头19成镜像形态的背面插头固定在中平面的背面。背面连接器的配对插槽也与前面连接器的配对插槽27，29成镜像。这样，不用将具有前面插座21的卡装配到中平面板的背面插头上，因为前面插座的键未装配到中平面板的背面插座的配对插槽中。相反，插入到背面插头连接器中的卡利用了与前面插座成镜像形态的背面插座，上述前面插座包括可装配到背面连接器的配对插槽中的反向连接器键。

可插入到卡所在位置13上的卡使用了如图3所示的CPCI形态因素。为CPCI卡所定义的形态因素是基于欧洲卡工业标准。定义了3U(100mm宽，160mm长)和6U(233.35mm宽，160mm长)卡大小。图3示出了3U(100mm宽)形态因素。

3U形态因素是最小的CPCI以适应所有的64位CPCI总线。为卡定义了6U扩展，上述卡上必须有额外的卡区域或者连接空间。

每个J1/J2连接口均具有用于电源、接地、以及全部32位和64位PCI信号的220个插脚。J1用于32位的PCI信号。J2的信号是用户所定义的并且用于64位的PCI传输或者用于背板I/O。仅执行32位传输的插件卡使用单独的110插头(J1)。使32位卡和64位卡混合并将其插头插入到单个的64位底板中。管脚引出线是对多插脚硬件连接接口上的每个插脚进行说明。图4与图1所示的连接器19的J1插脚相对应。

6U卡具有J3至J5连接器以供应用使用。应用包括背板I/O、总线信号(例如H.110)、或常规使用。

然而，CPCI对于实现高密度服务器则不是最优的。令人希望的是提供一种可利用CPCI结构的兼容性和通用性的高密度服务器。

发明内容

本发明的一个总的目的就是提供一种可靠的、通用的、且经济的高密度服务器。本发明的实施例是通过将8个微处理器卡、多个硬盘卡、以及一KMV切换卡安装在中平面板上来实现的，利用冗余的网络控制卡通过由CPCI J2总线所形成网络连接将上述卡与网络连接在一起。同样通过CPCI J2总线冗余的电源卡将电源提供给处理器卡。将处理器卡和电源卡装配到中平面板的背面，同时将多个硬盘卡、KMV切换卡以及扩充插件卡(expansion card)装配到中平面板的前面。将所有的卡设置成水平的并且叠层在中平面板的纵行上以有效的利用中平面板的前面和背面。每个处理器卡通过CPCI J1总线来控制两个扩充插件卡，上述CPCI J1总线穿过了中平面板，这提供了比一个控制器卡要控制七个扩充插件卡的传统CPCI结构更高的效率。处理器卡管脚引出线与传统的CPCI前面处理器卡的管脚引出线以及扩充插件卡的管脚引出线成镜像，这提供了处理器卡的独特背面位置。处理器卡利用了改进的CPCI卡形态因素，该形态具有更长的长度以在卡上配置更多的部件和更便宜的部件，同时还可减小过热的问题。处理器卡、硬盘卡、以及网络控制卡是冗余的，以便即使在一个或多个卡发生故障的情况下高密度服务器也可持续的操作。此外，高密度服务器利用CPCI的热交换(hot swappable)能力以置换这些卡，同时高密度服务器可持续操作。通过添加或替换任意一个插入到主板前面或后面的卡而很容易的对该系统进行升级和扩展。

本发明更一般的实施例包括：一中平面板，该中平面板具有相对的前面和背面；一中平面板前面连接器，该连接器与中平面板的前面相连；一扩展卡，该卡具有与前面连接器相连的扩展卡连接器；一中平面板背面连接器，该连接器与中平面板的背面相连；电导线，该电导线穿过了中平面板且将扩展卡与背面连接器相连；以及一处理器卡，该卡具有与背面连接器相连的处理器卡连接器，使得处理器的管脚引出线排布与扩展卡的管脚引出线排布成镜像。

本发明的另一个一般实施例包括：一中平面板，该该中平面板具有相对的前面和背面；多个处理器卡，这些卡与中平面板物理的电连接；多个网络控制卡，这些卡与中平面板物理的电连接；以及多个电源卡，这些卡与多个中平面板物理的电连接。

本发明的又一个一般实施例包括：一中平面板，该该中平面板具有相对的前面和背面；多个扩展卡，这些卡通过CompactPCI连接器而与中平面板的前面物理的电连接；多个处理器卡，这些卡通过相对的CompactPCI连接器而与中平面板的背面物理的电连接；其中处理器卡具有大于160毫米的长度。

附图说明

图1给出了从系统机箱的前面看去现有的通用CPCI底板的示意图；

图2给出了用于将CPCI卡固定在中平面前面的现有插座的示意图；

图3给出了CPCI扩展卡的现有形态因素；

图4给出了中平面板前面的插头J1的管脚引出线示意图；

图5给出了本发明的服务器阵列的物理分布的示意图；

图6给出了用于封装服务器阵列的机壳；

图7给出了3U型中平面板前面的示意图；

图8给出了位于中平面板背面的连接器J1的管脚引出线示意图；

图9给出了服务器阵列一实施例的功能结构；

图10给出了e服务器应用的服务器阵列；

图11给出了用于终端服务器、网络服务器、网络路由选择或安全应用的服务器阵列；

图12给出了包括有放在水平方向上的6U宽度服务器卡的服务器阵列；

图13给出了用作小型商业服务器的服务器阵列；

图14给出了实用服务器应用的服务器阵列；

图15给出了另一个使用服务器应用的服务器阵列；

图16给出了用于企业服务器应用的服务器阵列；

图17给出了另一个实用服务器；

图18给出了用作企业服务器的服务器阵列；

图19给出了用作电源服务器的服务器阵列；

图20给出了服务器阵列的另一布局图；

图21给出了图4的管脚引出线与图8的管脚引出线间的关系；

图22给出了网络控制卡的插座示意图；

图23给出了具有背面插座的处理器卡的示意图，上述插座与图2的插座成镜像；

图24给出了由用户所定义的处理器卡的CPUs的J2管脚引出线分布。

具体实施方式

尽管下述详细说明描述了本发明的特定实施例，但是对于本领域普通技术人员来说在不脱离发明构思的情况下即可对本发明作出各种变化。

图5示例性的给出了服务器31的物理结构。该结构与图17的示意图相对应。所示出的中平面33处于垂直的位置并且具有沿x轴的较长边。将均具有四个处于水平方向的处理器卡35的两列固定在中平面33的背

面43。上述处理器卡43例如是母卡、服务器卡、或具有CPUs的母板或系统插槽板。同时也将具有两个处于水平方向的冗余电源卡37的一列固定在中平面33的背面43。中平面33的前面是两列处于水平方向的扩展卡47以及一列包括有至少一个网络控制卡的卡48。卡35、37、47、48具有如图5所示的沿y轴的边。服务器风扇50使空气流通过35、37、47、48以使其冷却。服务器阵列3 1由机箱39来支撑。图6给出了机箱39更完整的视角，所示的机箱39中封装有卡35，37。将服务器阵列31设计成符合19＂标准电信支架的标准，该标准电信支架的高度依据样本(1U＝1.75＂)而在1U至8U的范围内。

或者卡35，37，47，48处于垂直方向，使得将每个卡定位在与x轴相垂直的y轴方向上。垂直放置的优点在于这可提供更好的冷却效果，因为热量是沿着卡间的垂直空间升起的。水平放置的优点在于这可提供更多的空间以将更多的卡插入到中平面板33中。同时，不同数目、不同组合、以及不同类型的卡也可用在如上所述的本发明中。

图7给出了本发明的3U型(大约5英寸高，16.9英寸长)中平面33的前面示意图。这个特定的实施例具有多个用于垂直卡配置的CPCI卡位置49，49′，然而，下述说明也可应用到本发明的下述实施例中，即在该实施例中将卡定位成水平卡配置。主板是具有形成于部分层之上的电路线迹的8层PCB。每个板位置49，49′具有多个贯穿中平面背面的导电镀通孔51以通过中平面33来传送信号。将位置49配置成附着在图1的插头19的CPCI前面。图4给出了板所在位置49，49′的J1部分的管脚引出线。通过前部插头19将具有图2的插座21的CPCI卡固定在板所在位置49上。将位置49′配置成附着在具有J1部分的连接器上，而不是J2插头上。

很明显位于中平面33背面上的镀通孔与位于中平面33前面上的镀通孔成镜像。将与前面插头19成镜像的背面插头固定在中平面的背面。图8给出了位于中平面33背面上的J1部分的管脚引出线。通过背面插头连接器将具有一插座的板固定在板所在位置49上，其中上述插座与图2的插座21成镜像。

图9给出了本发明服务器阵列的一实施例的功能结构。J1 CPCI系统总线53、J2 100 base T总线55、KMV总线57、光纤信道总线59、以及电源路径61均由图7的中平面板33支撑。

将多个处理器卡35(每个均可支撑若干个CPUs)、多个硬盘卡71、以及一KMV切换卡(键盘、鼠标、以及视频切换)65装配在中平面33上，其中利用冗余的网络控制卡(100 base T管理网络交换卡和网络集线卡)63通过由CPCI J2总线55所形成的总线连接55，57，59而将上述所有的卡与网络连接在一起。因此可通过使用有J2总线的中平面33而将以太网和其他的网络系统与处理器卡35彼此相连并且与网络交换卡相连。

图24给出了由用户所定义的处理器卡35的CPUs的J2管脚引出线排布。在图24的表中，PCICLK4表示外设部件互连时钟信号，MUSCLK/MUSDATA表示鼠标信号，CUVx表示USB信号，MDDAT/MDCLK表示键盘信号，MR、MG、MB表示VGA RGB信号，MHSYNC，MVSYNC表示VGA表示同步信号，PREQ#3，PGNT#3表示外设部件互连req/gnt信号。Etx表示以太网T标记，ERx表示以太网R信号，SMCLK/SMBDAT表示监视器信号，？x意味着未使用该信号导线。

通过CPCI J2总线来实现光纤信道路径。硬盘71可以是一个光纤信道硬盘，在这种情况下光纤信道总线59可在处理器卡35和硬盘驱动器71之间进行通信。同时，与J2总线相连的是一光纤信道仲裁集线器或是用于控制光纤信道的交换器69。光纤信道仲裁集线器和交换器69也用作网络控制卡以实现在微处理器卡35间进行通信的光纤网络。

网络控制卡63可以是12个端口的base T管理网络交换器。8个端口与CPCI J2相连以用于路由到处理器卡35。四个端口或位于交换器面板上的可选1GB端口用于上行链路到网络端口。

电源是由冗余的N+1负载共享电源卡73通过利用了CPCI J2总线的电源路径61以及利用了J1总线的路径而提供的，其中上述J1总线贯穿了且横越了中平面33。例如，通过J1总线而提供了处理器卡35，同时通过J2总线而提供了扩展卡。多余的电源卡73具有200-500W输出量以为各种卡管脚引出线提供+/-3.3V，+/-5V和12V。

KMV切换卡(KMV switch card)65可使用标准CPCI 3U PCB。KWV切换可将任一处理器卡的信号切换到专用插头座，以便只需一组外部键盘、鼠标、以及视频监视器即可控制所有的处理器卡。KMV切换与使用USB鼠标端口85的鼠标相连，并且与使用USB键盘端口83的键盘相连。

将处理器卡35和电源卡37固定到中平面(参见图5)的背面，同时将多个硬盘驱动卡、KMV切换卡65、以及扩展卡47固定到中平面的前面。

每个处理器均通过CPCI J1总线而传送CPI信号来控制两个扩展卡47以提供比一个控制器控制七个扩展卡这样的传统CPCI配置(参见图1)更高的处理量，其中上述CPCI J1总线穿过了中平面。例如，扩展卡47可以是标准CPCI 3U扩展卡。CPCI J1连接器还可为扩展卡47提供电源，而不是通过J2总线提供电源。在一些实施例中，扩展开还可与处理器卡47相连并且通过CPCI J2总线与其他处理器卡。

将处理器卡35固定在中平面33的背面，这使得本发明的阵列矩阵可提供许多好处。同时，将处理器卡35固定在中平面33的背面，这可为位于中平面33前面的其他扩展卡47空闲更多的空间。因此处理器卡35与由处理器卡35所控制的扩展卡37之间的网络形成于单个中平面33上。关键的将处理器卡35放置在中平面33的背面，这是由与传统CPCI处理器卡的J1管脚引出线成镜像的处理卡J1管脚引出线实现的。上述传统的CPCI处理器位于诸如图11的底板11这样的底板前面。图4来说明了处理器卡35的管脚引出线。图8说明了位于底板前面的传统CPCI处理器卡的J1管脚引出线。从图中我们可以知道，J1管脚引出线的排布彼此成镜像关系。

图21给出了图4与图8的管脚引出线间的关系。扩展卡21的管脚引出线或者位于处理器卡前面的管脚引出线从左到右被标明为F-A。位于本发明处理器卡背面的管脚引出线从左到右被标明为A-F。为了实现该设计，发明出将新处理器卡35的布局重新排列成在标准CPCI处理器卡中所使用的路径。标准CPCI处理器卡“A”路径被路由到传送“F”I/O，“B”路径被路由到传送“E”I/O，“C”路径被路由到传送“D”I/O，“D”路径被路由到传送“C”I/O，“E”路径被路由到传送“B”I/O，以及“F”路径被路由到传送“A”I/O。图22给出了具有插座21的网络控制卡63的示意图。图23给出了给出了具有背面插座99的处理器卡的示意图，上述插座99与图2的插座21成镜像。

处理器卡35使用了改进的CPCI卡形态因素，该形态因素具有更长的长度(在240毫米和320毫米之间)以替换卡上的更多部件和更便宜部件，同时还可减小过热问题。在一特定实施例中，卡具有大约267毫米的长度。处理器卡35使用了流行的台式机PC或者单机芯片组并且具有一个改进的模块化CPCI形态因素。每个处理器卡35具有一个位于其面板的开/关切换设备。每个处理器卡35还可通过利用IDE总线77、SCSI总线79、或一个或多个USB端口81而与诸如硬盘驱动75USB软盘驱动器、USB CD ROM驱动器、或者其他USB设备这样的其他外围设备直接相连，而无需通过中平面33。网络有源LED、电源LED、以及CPU标准LED指示器位于处理器卡35的处理器前面板上。存在两类处理器卡设计。3U处理器卡模组具有3U(5.25＂)宽、6U(10.5＂)长。3U处理器形态因素可使用2个CPU。6U处理器形态因素例如可使用具有内置RAID SCSI或RAID EIDE控制器的4个CPU。

处理器卡35、硬盘驱动卡71、以及网络控制卡63是冗余的，以便即使在一个或多个卡出现故障由此而为高效率和故障转移作准备的情况下高密度服务器31也可持续操作。另外，高密度服务器31使用了具有热交换能力的CPCI以替换卡，同时高密度服务器可持续操作并且产生了高效率。当一个其他卡出现故障时，系统监视器模组67(图9)可通过J2总线进行监测。它然后发送一告警信号以报告故障。通过网络将该告警信号传送到网络切换设备63并且然后通过外部网将该告警信号传送到外部。例如通过自动呼叫而将该故障通知修理人员。修理人员因此移走有故障的卡并且替换它，同时服务器阵列利用热交换能力而继续正常的操作。系统监视器模组可由位于诸如KMV切换卡上的一芯片来实现。

通过添加和替换任一个插入到中平面前面或背面上的卡而很容易的对系统进行升级和扩展。当开发并发行了新的处理器时，仅需替换处理器卡以对系统进行升级，这会产生巨大的升级灵活性。该经济系统中的热交换能力是绝无仅有的。替换有故障的卡或升级无需系统处于非工作状态时期。

如上所述的，每个处理器卡通过PCI信号来控制两个扩展卡，其中上述PCI信号是通过J1总线来传送的。多组处理器卡以及两个扩展卡是冗余的，这可使多组之间负载平衡。同时，如果任一个处理卡或扩展卡出现了故障，那么一个冗余的处理器卡/扩展卡可接手任一任务以使故障转移。电源卡、硬盘驱动卡、以及控制控制卡是同样的冗余，这使得负载平衡并且故障转移。

图10-20给出了服务器阵列31的各种实施例。图10给出了e服务器应用的服务器阵列。它包括8个垂直的位于一列上的3U宽度的处理器卡。每个处理器卡具有一个CPU。该服务器被19＂、4U的盒子封装。

图11给出了用于终端服务器、网络服务器、网络路由选择或安全应用的服务器阵列。它包括2个彼此相邻的处于水平位置的3U宽度处理器卡。每个处理器卡具有一个CPU。该服务器被19＂、1U的盒子封装。

图12的服务器阵列包括有1个处于水平方向上的6U宽度服务器卡。该处理器卡具有一个CPU。该服务器被19＂、4U的盒子密闭并且包括两个硬盘驱动。

图13给出了用作小型商业服务器的服务器阵列。它包括2个水平的堆叠成一纵列的6U宽度处理器卡。每个处理器卡具有一个CPU。该服务器被19＂、2U的盒子封装并且包括4个硬盘驱动。

图14给出了实用服务器应用的服务器阵列。它包括4个水平的堆叠成每两个卡两个纵列的3U宽度处理器卡。每个处理器卡具有一个CPU并且两个处理器卡具有双重的CPUs。该服务器被19＂、2U的盒子封装。

图15给出了另一个使用服务器应用的服务器阵列。它包括6个水平的堆叠成每三个卡两个纵列的3U宽度处理器卡。每个处理器卡具有两个CPU。该服务器被19＂、3U的盒子封装并且包括3个硬盘驱动以及2个KMV切换设备。

图16给出了用于企业服务器应用的服务器阵列。它包括3个水平的堆叠成一纵列的6U宽度处理器卡。每个处理器卡具有两个CPU。该服务器被19＂、3U的盒子封装并且包括3个硬盘驱动以及两个KMV切换设备。

图17给出了另一个实用服务器。它包括8个水平的堆叠成每四个卡两个纵列的3U宽度处理器卡。每个处理器卡具有一个CPU。该服务器被19＂、4U的盒子封装。

图18给出了用作企业服务器的服务器阵列。它包括4个水平的堆叠成一纵列的6U宽度处理器卡。每个处理器卡具有双重的CPU。该服务器被19＂、4U的盒子封装并且包括8个硬盘驱动。

图19给出了用作电源服务器的服务器阵列。它包括5个水平的堆叠成一纵列的6U宽度处理器卡。这5个处理器卡具有总共8个CPU。该服务器被19＂、5U的盒子封装并且包括10个硬盘驱动以及3个KMV切换设备。

图20给出了服务器阵列的另一布局图。它包括8个水平的堆叠成一纵列的6U宽度处理器卡。每个处理器卡具有一个CPU。该服务器被19＂、8U的盒子封装，该盒子包括15个硬盘驱动以及两个光纤信道仲裁环路集线器或者切换设备。

本发明的高密度服务器阵列具有多个应用，包括：公司服务器区域(Corporate Server Farms)、ASP/ISP设备、移动电话基站、视讯点播系统、以及网络宿主操作。

应该明白的是也可使用其他实施例，并且在不脱离本发明范围的情况下可改变其结构和功能。为了说明和描述起见，对本发明实施例的上述描述进行了介绍。这并不意味着是详尽的或者将本发明局限于所公开的具体结构。因此，考虑到本发明的教导，可作出多种改进和变化。因此这意味着本发明的范围并不局限于这些详细描述。

Claims

1、一种高密度服务器，包括：

一中平面板；

其长度在240毫米和318毫米之间的多个热交换处理器卡以及多个热交换电源卡，上述卡被水平的装配到中平面板的背面；

多个热交换硬盘卡、多个热交换网络控制卡、多个扩展卡、以及一KMV切换卡，上述卡被水平的装配到中平面板的前面；

形成于中平面板上的一CPCI J2总线，该总线与处理器卡、硬盘卡、以及KMV切换设备相连接以形成由多个网络控制卡所控制的一网络，其中多个电源卡通过CPCI J2总线将电源提供给处理器卡以及硬盘卡；以及

每个服务器卡的CPCI J1插座，该插座的管脚引出线与每个扩展卡上的CPCI J1插座的管脚引出线成镜像；

其中每个服务器卡利用PCI信号来控制至少两个扩展卡，该PCI信号是通过穿过中平面板的CPCI J1总线来路由的。

2、根据权利要求1的高密度服务器，其中每个处理器卡控制正好两个扩展卡。

3、根据权利要求1的高密度服务器，包括正好8个被装配到中平面板上的处理器卡。

4、一种高密度服务器包括：

一中平面板，该中平面板具有相对的前面和背面；

一中平面板前面连接器，该连接器与中平面板的前面相连；

一扩展卡，该卡具有与前面连接器相连的扩展卡连接器；

一中平面板背面连接器，该连接器与中平面板的背面相连；

电导线，该电导线穿过中平面板且将扩展卡与背面连接器相连；以及

一处理器卡，该卡具有与背面连接器相连的处理器卡连接器，使得处理器的管脚引出线排布与扩展卡的管脚引出线排布成镜像。

5、根据权利要求4的服务器，其中，

中平面板前面连接器是与中平面板前面相连的多个中平面板前面连接器中的一个；

扩展卡是均具有扩展卡连接器的多个扩展卡中的一个，上述扩展卡连接器与多个中平面板前面连接器相连；

中平面板后面连接器是与中平面板背面相连的多个中平面板背面连接器中的一个；

另外的电导线穿过中平面板，该导线电连接多个扩展卡中的至少两个与多个中平面背部连接器中的至少一个；

处理器卡是均具有一处理器卡连接器的多个处理器卡中的一个，其中上述处理器卡连接器与中平面板背面连接器相连，使得另外的处理器卡的管脚引出线排布与扩展卡的管脚引出线排布成镜像，并且使得至少一个处理器卡可控制至少两个扩展卡。

6、根据权利要求5的服务器，进一步包括：

沿中平面板延伸的导电线迹，用于电连接处理器卡；以及

与导电线迹相连的一网络控制卡，该控制卡用于控制在处理器卡与导电线迹间所形成的一网络；

7、根据权利要求6的服务器，其中网络进一步包括一KMV切换设备，用于对键盘、鼠标、视频开关、以及多个处理器卡间的电通信进行切换。

8、根据权利要求6的服务器，其中网络控制卡是包括有网络切换设备、网络集线器、光纤信道仲裁环路集线器、以及光纤信道仲裁环路切换设备这一组中的一个。

9、根据权利要求6的服务器，其中导电线迹按照菊花链或星形网络的结构将处理器卡与网络控制卡相连接。

10、根据权利要求6的服务器，进一步包括另外的冗余网络控制卡，该控制卡通过线迹而与处理器卡相连以用于控制网络。

11、根据权利要求6的服务器，其中网络进一步包括一个与中平面板前面相连的光纤信道硬盘。

12、根据权利要求6的服务器，进一步包括安装在中平面上的多个电源卡用于通过线迹而将电源提供给处理器卡。

13、根据权利要求4的服务器，其中，

中平面板前面连接器包括具有5列22个中平面板前面连接器管脚的上半部分；

扩展卡连接器包括具有5列22个插座的上半部分，用于接收中平面板前面连接器管脚，由此形成了前面连接接口；

中平面板背面连接器包括具有5列22个中平面板背面连接器管脚的上半部分；

处理器卡连接器包括具有5列22个插座的上半部分，用于接收中平面板背面连接器管脚，由此形成了背面连接接口；以及

其中背面连接接口与前面连接接口成镜像。

14、根据权利要求4的服务器，其中扩展卡的管脚引出线排布是标准的J1 CompactPCI排布，并且将处理器卡配置成与标准的J1CompactPCI管脚引出线排布成镜像。

15、一种高密度的服务器包括：

一中平面板，该该中平面板具有相对的前面和背面；

多个处理器卡，这些卡与中平面板物理的电连接；

多个网络控制卡，这些卡与中平面板物理的电连接；以及

多个电源卡，这些卡与多个中平面板物理的电连接。

16、根据权利要求15的高密度服务器，其中处理器卡、网络控制卡、以及电源卡通过CompactPCI连接器与中平面板相连。

17、根据权利要求16的高密度服务器，其中处理器卡具有与J1CompactPCI前面管脚引出线成镜像的管脚引出线。

18、根据权利要求16的高密度服务器，其中将插头连接器安装在中平面板上，将插座连接器安装在处理器卡、网络控制卡、以及电源控制卡上，其中确保可将插头连接器的插头插入到插座连接器的插座中以使多个处理器卡、多个网络控制卡、以及多个电源卡与中平面物理的电连接。

19、根据权利要求15的高密度服务器，进一步包括一个与中平面板物理电连接的KMV切换设备。

20、根据权利要求15的高密度服务器，进一步包括与中平面板物理电连接的多个光纤信道硬盘卡。

21、根据权利要求15的高密度服务器，其中网络控制卡是从包括有网络切换设备、网络集线器、光纤信道仲裁环路集线器、以及光纤信道仲裁环路切换设备的这一组中选择的。

22、根据权利要求16的高密度服务器，其中多个处理器卡中的至少一个通过CompactPCI连接器的J1部分来控制至少两个扩展卡。

23、根据权利要求16的高密度服务器，进一步包括沿中平面板延伸的导电线迹，用于通过CompactPCI连接器的J2部分来电连接多个处理器卡、多个网络控制卡、以及多个电源卡。

24、根据权利要求23的高密度服务器，其中多个网络控制卡通过CompactPCI连接器的J2部分来控制由多个处理器卡、多个网络控制卡、多个电源卡、以及连接导电线迹所形成的一网络。

25、根据权利要求24的服务器，其中导电线迹按照菊花链或星形网络结构来连接多个处理器卡、多个网络控制卡、以及多个电源卡。

26、根据权利要求24的服务器，其中包括一机箱，该机箱用于封装中平面板、多个处理器卡、多个网络控制卡、以及多个电源卡。

27、根据权利要求24的服务器，其中多个处理器卡、多个网络控制卡、以及多个电源卡是可热交换的，以便可替换任一卡而无需使网络停止操作。

28、根据权利要求24的服务器，其中即使在任一处理器卡、网络控制卡、以及电源卡的操作出现故障的情况下网络仍可继续操作。

30、根据权利要求15的服务器，其中：

中平面板的前面和背面基本上是矩形的，该矩形的较长边定义在x轴上；

每个处理器卡均具有一个处理器卡前面和背面，其较短边定义在y轴上；

其中处于垂直方向的处理器卡与中平面板物理相连，以便y轴基本上与x轴相垂直。

31、根据权利要求15的高密度服务器，其中：

其中处于水平方向的处理器卡与中平面板物理相连，以便y轴基本上与x轴相平行。

32、一种高密度服务器包括：

一中平面板，该该中平面板具有相对的前面和背面；

多个扩展卡，这些卡通过CompactPCI插头连接器而与中平面板的前面物理的电连接；

多个处理器卡，这些卡通过相对的CompactPCI插头连接器而与中平面板的背面物理的电连接；

其中处理器卡具有大于160毫米的长度。

33、根据权利要求32的服务器，其中处理器卡的宽度大约为267毫米。

34、根据权利要求32的服务器，其中处理器卡的宽度大约为3U。

35、根据权利要求32的服务器，其中处理器卡的宽度大约为6U。

36、根据权利要求32的服务器，其中处理器卡的宽度在240毫米和320毫米之间。