JP5069079B2

JP5069079B2 - Hub device

Info

Publication number: JP5069079B2
Application number: JP2007272183A
Authority: JP
Inventors: 秀人中山
Original assignee: 株式会社ハプティック
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2027-10-19
Also published as: JP2009100400A

Description

本発明は、コンピュータの拡張インターフェースを利用したネットワークを構成するためのハブ装置に関する。 The present invention relates to a hub device for configuring a network using an extended interface of a computer.

近年、学術研究等における高度な計算処理を行うために、ＨＰＣ（ＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇ）と呼ばれるスーパーコンピュータが知られており、そのＨＰＣに関して種々の研究・開発が進められている。 2. Description of the Related Art In recent years, a supercomputer called HPC (High Performance Computing) is known in order to perform advanced calculation processing in academic research and the like, and various researches and developments regarding the HPC are in progress.

このＨＰＣとは、複数のノードコンピュータをネットワークで結合して、１つのシステムに統合したものである。これら複数のノードコンピュータは何らかの媒体によって双方向の通信できるように接続され、全体として１つのコンピュータとして扱えるように制御される。そして、ＨＰＣ全体で各ノードコンピュータの処理速度を超える速い処理速度を得るのである。なお、ノードコンピュータとは、ＨＰＣ内のネットワークに接続されたコンピュータである。 The HPC is obtained by connecting a plurality of node computers through a network and integrating them into one system. The plurality of node computers are connected so that bidirectional communication can be performed by some medium, and are controlled so as to be handled as one computer as a whole. Then, a high processing speed exceeding the processing speed of each node computer is obtained in the entire HPC. Note that the node computer is a computer connected to a network in the HPC.

このＨＰＣでは、本願出願時においては、一般的に１Ｇ（１０の９乗）ビット／秒の「イーサネット（登録商標）」又は「ミリネット」（Ｍｙｒｉｃｏｍ社製のネットワークシステム）等の特殊なネットワークが採用されており、最大４Ｇビット／秒（理論最大値、双方向通信を実現した場合）を実現することが主流となっている。 In this HPC, a special network such as “Ethernet (registered trademark)” or “Millinet” (Myricom network system) of 1G (10 9) bits / second is generally used at the time of filing of the present application. The mainstream is to realize a maximum of 4 Gbit / second (theoretical maximum value, when bidirectional communication is realized).

ＨＰＣを構成する上記「イーサネット（登録商標）」や「ミリネット」の情報伝送速度は、本願出願時においては、各ノードコンピュータの演算速度よりも速かったため、上記「イーサネット（登録商標）」や「ミリネット」を採用することによって、各ノードコンピュータの演算能力が十分に活用することができた。 The information transmission speed of the above-mentioned “Ethernet (registered trademark)” and “Millinet” constituting the HPC was faster than the computation speed of each node computer at the time of filing of the application, so that the “Ethernet (registered trademark)” and “ By adopting "Millinet", the computing power of each node computer could be fully utilized.

しかし、近年、例えばＡＭＤ社のＯｐｔｅｒｏｎ等の、従来よりも演算速度が劇的に向上したプロセッサが開発され、このプロセッサがＨＰＣのノードコンピュータに搭載されるようになった。この結果、各ノードコンピュータの演算速度がネットワークの通信速度を越えるようになり、ネットワークの通信速度が、ＨＰＣの性能にとってボトルネックとなる場合が生じるようになった。 However, in recent years, processors such as AMD's Opteron and the like, which have dramatically improved the calculation speed compared to the past, have been developed, and this processor has come to be installed in an HPC node computer. As a result, the calculation speed of each node computer exceeds the network communication speed, and the network communication speed may become a bottleneck for the performance of the HPC.

このネットワークの通信速度の問題は、ＨＰＣの処理速度をさらに高速化させる上で深刻な問題であり、ＨＰＣを構成するネットワークの高性能化が急務となっている。 The problem of the communication speed of the network is a serious problem in further increasing the processing speed of the HPC, and there is an urgent need to improve the performance of the network constituting the HPC.

そこで、従来のネットワークよりもさらに高速に通信を行うことを目的とした種々の研究・開発がなされている。 Therefore, various researches and developments have been made for the purpose of performing communication at higher speed than conventional networks.

先行技術文献
下記特許文献１には、受信バッファがオーバーフローしないように伝送速度を変更するスイッチングハブが示されている。 Prior Art Documents Patent Document 1 listed below discloses a switching hub that changes a transmission rate so that a reception buffer does not overflow.

また、下記特許文献２には、転送制御部と、バッファ部と、フロー制御を行う監視部と、を備えたスイッチングハブ装置において、バッファに蓄積されるデータ量を監視して、ネットワーク全体としてのスループットを向上させる技術が開示されている。 Patent Document 2 listed below monitors the amount of data stored in a buffer in a switching hub device including a transfer control unit, a buffer unit, and a monitoring unit that performs flow control, and A technique for improving throughput is disclosed.

また、下記特許文献３には、ネットワークに比べて拡張バスのデータ転送速度が遅いことを解決する技術が開示されている。 Patent Document 3 below discloses a technique for solving the problem that the data transfer rate of the expansion bus is slower than that of the network.

特開平９−１６２９１６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-162916 特開２０００−２３２４７０号公報JP 2000-232470 A 特開２０００−１２４９２２号公報JP 2000-124922 A

本願発明者は、上述した背景の下、拡張インターフェースを利用してサーバシステムやコンピュータクラスタにおけるノードコンピュータ間の相互通信を実現し、これを一般的なネットワークとして稼働させることを研究・開発するに至った。 Under the background described above, the inventor of the present application has realized research and development of realizing mutual communication between node computers in a server system or a computer cluster using an extension interface and operating this as a general network. It was.

このような拡張インターフェースを利用したネットワークシステムは、別途特許出願するつもりである。 We intend to apply for a patent separately for a network system using such an extended interface.

さて、このような拡張インターフェースを利用したネットワークにおいては、複数のノードコンピュータ同士を、拡張インターフェースを利用したネットワークシステムに接続するためのＨＵＢ装置が重要である。このようなＨＵＢ装置は、コンピュータの拡張インターフェースのコネクタを備え、そこにノードコンピュータがそれぞれ接続を行うことになる。 Now, in such a network using an extended interface, a HUB device for connecting a plurality of node computers to a network system using the extended interface is important. Such a HUB device is provided with a connector for an expansion interface of a computer, and the node computers respectively connect to the connector.

ところで、従来、拡張インターフェースは、コンピュータとＩＯデバイスとを接続するために使用されてきたので、上記のようなノードコンピュータを接続することを前提としたＨＵＢ装置であっても汎用的なＩＯデバイスが接続できれば便利である。 By the way, since the expansion interface has been conventionally used to connect a computer and an IO device, a general-purpose IO device is used even in a HUB device premised on connecting a node computer as described above. It would be convenient if it could be connected.

なお、ＩＯデバイスは、周辺機器、ペリフェラルなどと呼ばれることも多い。 An IO device is often called a peripheral device or a peripheral.

つまり、ノードコンピュータ同士を、拡張インターフェースを利用したネットワークで接続するためのＨＵＢ装置において、このＨＵＢ装置にＩＯデバイスを接続して通信を行えれば、この拡張インターフェースを利用したネットワークシステムの利便性がさらに向上すると考えられる。 That is, in a HUB device for connecting node computers to each other via a network using an expansion interface, if communication is possible by connecting an IO device to this HUB device, the convenience of a network system using this expansion interface can be improved. It is thought that it will further improve.

本願発明は、上記で述べたような考えを基礎としてなされたものであり、その第１の目的は、ノードコンピュータ同士を拡張インターフェースを利用したネットワークによって接続できるＨＵＢ装置１０を提供することである。 The present invention has been made on the basis of the idea as described above, and a first object thereof is to provide a HUB device 10 capable of connecting node computers to each other by a network using an extended interface.

また、第２の目的は、上記ＨＵＢにおいて、ＩＯデバイスをも接続可能とすることである。 The second purpose is to enable connection of IO devices in the HUB.

（１）本発明は、上記課題を解決するために、ノードコンピュータの拡張インターフェースを接続することができるポート群と、前記ポートに接続されるノードコンピュータのアドレス情報を保存するテーブル手段と、前記各ポートから入力したデータを保存するバッファ手段と、前記バッファ手段から、前記入力したデータの宛先のアドレスを取得し、取得したアドレスで前記テーブル手段を検索し、宛先の位置を取得し、前記データを宛先に送信するスイッチロジック手段と、を備えることを特徴とするＨＵＢ装置である。 (1) In order to solve the above problems, the present invention provides a port group to which an extended interface of a node computer can be connected, table means for storing address information of the node computer connected to the port, Buffer means for storing data input from a port; and from the buffer means, a destination address of the input data is obtained, the table means is searched with the obtained address, a destination position is obtained, and the data is Switch logic means for transmitting to a destination.

（２）また、本発明は、上記（１）記載のＨＵＢ装置において、前記拡張インターフェースはＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓであることを特徴とするＨＵＢ装置である。 (2) Further, the present invention is the HUB device according to the above (1), wherein the extension interface is a PCI Express.

（３）また、本発明は、上記（１）又は（２）に記載のＨＵＢ装置において、前記テーブル手段は、前記各ポート毎に、接続している機器のＩＰアドレス、デバイス番号、ＭＡＣアドレス、のいずれかを保持していることを特徴とするＨＵＢ装置である。 (3) Further, the present invention provides the HUB device according to (1) or (2) above, wherein the table means includes, for each port, an IP address, a device number, a MAC address of a connected device, It is a HUB apparatus characterized by holding either.

（４）本発明は、上記課題を解決するために、ノードコンピュータの拡張インターフェースを接続することができるポート群と、前記ポートに接続されるノードコンピュータ又はＩＯデバイスのアドレス情報を保存するテーブル手段と、前記各ポートから入力したデータを保存するバッファ手段と、前記バッファ手段から、前記入力したデータの宛先のアドレスを取得し、取得したアドレスで前記テーブル手段を検索し、宛先の位置を取得し、前記データを宛先に送信するスイッチロジック手段と、を備えることを特徴とするＨＵＢ装置である。 (4) In order to solve the above problems, the present invention provides a port group to which an expansion interface of a node computer can be connected, and table means for storing address information of the node computer or IO device connected to the port. , Buffer means for storing data input from each port; and from the buffer means, obtain the address of the destination of the input data, search the table means by the obtained address, obtain the position of the destination, And a switch logic means for transmitting the data to a destination.

（５）また、本発明は、上記（４）記載のＨＵＢ装置において、前記拡張インターフェースはＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓであることを特徴とするＨＵＢ装置である。 (5) Further, the present invention is the HUB device according to the above (4), wherein the extension interface is a PCI Express.

（６）また、本発明は、上記（４）又は（５）に記載のＨＵＢ装置において、前記テーブル手段は、前記各ポート毎に、接続している機器のＩＰアドレス、デバイス番号、ＭＡＣアドレス、のいずれかを保持していることを特徴とするＨＵＢ装置である。 (6) Further, the present invention provides the HUB device according to (4) or (5) above, wherein the table means includes, for each port, an IP address, a device number, a MAC address, It is a HUB apparatus characterized by holding either.

（７）また、本発明は、上記（４）〜（６）のいずれかに記載のＨＵＢ装置において、前記テーブル手段は、前記各ポート毎に、接続している機器がネットワーク上のノードコンピュータであるか、それとも、ネットワーク上で公開するＩＯデバイスであるか、を示すフラグを有することを特徴とするＨＵＢ装置である。 (7) Further, the present invention provides the HUB device according to any one of (4) to (6), wherein the table means is a node computer on a network for each port. It is a HUB device characterized by having a flag indicating whether it is an IO device to be disclosed on the network.

（８）また、本発明は、上記（４）〜（７）のいずれかに記載のＨＵＢ装置において、前記スイッチロジック手段は、前記各ポート毎に、接続している機器の所定の記憶領域を検査し、その機器がネットワーク上のノードコンピュータであるか、それとも、ネットワーク上で公開するＩＯデバイスであるか、を判断することを特徴とするＨＵＢ装置である。 (8) Moreover, the present invention provides the HUB device according to any one of (4) to (7), wherein the switch logic unit stores a predetermined storage area of a connected device for each port. The HUB device is characterized in that it checks and determines whether the device is a node computer on the network or an IO device to be disclosed on the network.

（９）また、本発明は、上記（７）記載のＨＵＢ装置において、前記スイッチロジック手段は、前記各ポート毎に、接続している機器の所定の記憶領域を検査し、その機器がネットワーク上のノードコンピュータであるか、それとも、ネットワーク上で公開するＩＯデバイスであるか、を判断し、この判断結果に基づいて、前記フラグを設定することを特徴とするＨＵＢ装置である。 (9) Further, in the HUB device according to (7), the switch logic means inspects a predetermined storage area of a connected device for each port, and the device is connected to a network. This is a HUB device that judges whether it is a node computer or an IO device to be disclosed on the network and sets the flag based on the judgment result.

以上述べたように、本発明によれば、複数のノードコンピュータ同士を、拡張インターフェースを利用したネットワークに接続することができる。 As described above, according to the present invention, a plurality of node computers can be connected to a network using an extended interface.

また、本発明によれば、ノードコンピュータとＩＯデバイスとを拡張インターフェースによって接続し、ＩＯデバイスを前記ノードコンピュータが接続するネットワーク上で公開されたデバイスとして利用することを可能とした。従って、本発明によれば、拡張インターフェースを利用したネットワークの利便性を向上させることができる。 Further, according to the present invention, a node computer and an IO device are connected by an extended interface, and the IO device can be used as a device disclosed on a network to which the node computer is connected. Therefore, according to the present invention, the convenience of the network using the extended interface can be improved.

以下、本発明の好ましい形態を添付の図面に基づいて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第１本実施の形態におけるＨＵＢ装置１０の概要
図１には、本実施の形態におけるＨＵＢ装置１０の外観図が示されている。この図１に示されるように、ＨＵＢ装置１０は、５つのポート２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅを備えている。これらのポート２０ａ〜２０ｅは、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓのポートである。 First Outline of HUB Device 10 in the Present Embodiment FIG. 1 shows an external view of the HUB device 10 in the present embodiment. As shown in FIG. 1, the HUB device 10 includes five ports 20a, 20b, 20c, 20d, and 20e. These ports 20a to 20e are PCI Express ports.

本実施の形態において特徴的なことは、このＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓのポートをネットワークのポートとして利用したことである。 What is characteristic in the present embodiment is that this PCI Express port is used as a network port.

図１のＨＵＢ装置１０は、これらのポート２０ａ〜２０ｅ間をスイッチングし、各ポート２０間の高速な通信を実現する。 The HUB device 10 of FIG. 1 switches between these ports 20a to 20e and realizes high-speed communication between the ports 20.

また、本実施の形態におけるＨＵＢ装置１０が備える各ポート２０ａ〜２０ｅの形状は、図１中に示される形状のみに限定されるものではなく、実施者が適宜各ポート２０ａ〜２０ｅの形状を変更することができる。 Moreover, the shape of each port 20a-20e with which the HUB apparatus 10 in this Embodiment is provided is not limited only to the shape shown in FIG. 1, A practitioner changes the shape of each port 20a-20e suitably. can do.

なお、ＨＵＢ装置１０の各種動作に関する設定は、ホストコンピュータをこのＨＵＢ装置１０に接続することによって行うことができる。なお、このホストコンピュータとは、ＨＵＢ装置１０の動作を管理するアプリケーションソフトを備えたコンピュータである。 Note that settings relating to various operations of the HUB device 10 can be performed by connecting a host computer to the HUB device 10. The host computer is a computer provided with application software for managing the operation of the HUB device 10.

第２本実施の形態におけるＨＵＢ装置１０を使用したネットワークの概要
図２には、本実施の形態におけるＨＵＢ装置１０に、ノードコンピュータ２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、ハードディスク２４ｄ、２４ｅと、を接続した概念図が示されている。 2. Outline of Network Using HUB Device 10 in Second Embodiment FIG. 2 shows a concept in which node computers 22a, 22b, 22c and hard disks 24d, 24e are connected to HUB device 10 in this embodiment. The figure is shown.

２−１ノードコンピュータの接続
まず、ＨＵＢ装置１０のポート２０ａには、図２に示すように、ノードコンピュータ２２ａが接続されている。接続は、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓのケーブルを利用して行われる。なお、ノードコンピュータ２２ａには、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓインターフェースをネットワークとして用いるためのＮＩＣカードがＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスロットに導入されており、このＮＩＣカードのＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓポートと、上記ポート２０ａとがＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓケーブルで接続されるのである。 2-1. Connection of Node Computer First, a node computer 22a is connected to the port 20a of the HUB device 10 as shown in FIG. The connection is performed using a PCI Express cable. In the node computer 22a, a NIC card for using the PCI Express interface as a network is installed in the PCI Express slot, and the PCI Express port of the NIC card and the port 20a are connected by a PCI Express cable. It is.

また、同様に、ポート２０ｂ、２０ｃには、それぞれ各ノードコンピュータ２２ｂ、２２ｃが接続されている。これらのノードコンピュータ２２ｂ、２２ｃにも同様にＮＩＣカードがそのＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスロットに挿入されている。 Similarly, the node computers 22b and 22c are connected to the ports 20b and 20c, respectively. Similarly, in these node computers 22b and 22c, a NIC card is inserted into the PCI Express slot.

２−２ＩＯデバイスの接続
次に、ＨＵＢ装置１０のポート２０ｄには、図２に示すように、ハードディスク２２ｄが接続されている。このハードディスク２２ｄは、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓに準拠する一般的な外部ハードディスク装置である。 2-2 Connection of IO Device Next, a hard disk 22d is connected to the port 20d of the HUB device 10 as shown in FIG. The hard disk 22d is a general external hard disk device that conforms to PCI Express.

このポート２０ｄは、デバイスが接続されると、（一般的なコンピュータに設けられている）ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓのスロットとして動作を行う。 When a device is connected, the port 20d operates as a PCI Express slot (provided in a general computer).

つまり、ＨＵＢ装置１０がＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓのスロットを有するコンピュータとして動作し、ハードディスク２２ｄは、一般的なコンピュータに接続された外部ハードディスクとして動作を行う。 That is, the HUB device 10 operates as a computer having a PCI Express slot, and the hard disk 22d operates as an external hard disk connected to a general computer.

このとき、ＨＵＢ装置１０は、このＨＵＢ装置１０が実現している上記ネットワーク上に接続された１個の仮想的なコンピュータとして動作し、上記ハードディスクをネットワーク上で公開する。結局、ＨＵＢ装置１０は、スイッチングのためのプロセッサを備えているが、一般的なコンピュータと同様に、その動作はプログラムで規定されるので、接続されたハードディスクをネットワーク上で公開することは、当業者であれば容易である。 At this time, the HUB device 10 operates as one virtual computer connected to the network realized by the HUB device 10 and publishes the hard disk on the network. Eventually, the HUB device 10 is provided with a processor for switching. However, like a general computer, its operation is defined by a program, so that it is not possible to open a connected hard disk on the network. It is easy for a contractor.

この結果、本実施の形態において特徴的なことは、ＨＵＢ装置１０に接続したＩＯデバイスがネットワーク上で、他のノードコンピュータが利用可能な共通リソースとなることである。 As a result, what is characteristic in the present embodiment is that the IO device connected to the HUB device 10 becomes a common resource that can be used by other node computers on the network.

例えば、上で述べた例では、ポート２０ｄに接続されたハードディスク２２ｄは、ネットワーク上におけるＮＡＳ（ＮｅｔｗｏｒｋＡｔｔａｃｈｅｄＳｔｏｒａｇｅ）として動作することとなる。 For example, in the example described above, the hard disk 22d connected to the port 20d operates as a NAS (Network Attached Storage) on the network.

また、ＨＵＢ装置１０が備えるポート２０ｅにも、図２に示すように、ハードディスク２２ｅが接続されている。このポート２０ｅは、上で述べたポート２０ｄと同様に、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓの拡張スロットとして動作する。そして、同様にハードディスク２２ｅは、ネットワーク上で公開されたＮＡＳとして動作する。 Further, as shown in FIG. 2, a hard disk 22e is also connected to the port 20e included in the HUB device 10. This port 20e operates as a PCI Express expansion slot, similarly to the port 20d described above. Similarly, the hard disk 22e operates as a NAS disclosed on the network.

本実施の形態において特徴的なことは、ＨＵＢ装置１０が備える各ポート２０ａ〜２０ｅは、ノードコンピュータが接続された時には、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓを利用したネットワークのポートになり、デバイスが接続された時には、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓのソケットになるということである。 What is characteristic in the present embodiment is that each of the ports 20a to 20e provided in the HUB device 10 becomes a network port using PCI Express when the node computer is connected, and when the device is connected, the PCI is used. It is an Express socket.

これによって、例えばＨＵＢ装置１０とノードコンピュータ２２ａとの間では、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓを利用したネットワークによって高速な通信が行われ、一方、各ハードディスク２２ｄ、２２ｅは、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓを利用したネットワーク上で公開されたＮＡＳとして動作し、ＨＵＢ装置１０に接続された前記各ノードコンピュータ２２ａ〜２２ｃとの間で、高速なデータの書き込み・読み出しが行われる。 As a result, for example, high-speed communication is performed between the HUB device 10 and the node computer 22a through a network using PCI Express, while the hard disks 22d and 22e are made public on the network using PCI Express. High-speed data writing / reading is performed with each of the node computers 22a to 22c connected to the HUB device 10 and operating as a NAS.

２−３ポートに接続されている装置の種類の判断
さて、本実施の形態に係るＨＵＢ装置１０は、ポート２０に接続されたものが、ネットワークのノードコンピュータであるのか、それとも、ＩＯデバイスであり、ネットワーク上の共通リソースとなるべきものであるのか、を所定のコンフィグレーション空間中の情報に基づいて判断している。この判断について次節で述べる。 2-3 Determining the Type of Device Connected to the Port The HUB device 10 according to the present embodiment is a network node computer connected to the port 20 or an IO device. Whether the resource should be a common resource on the network is determined based on information in a predetermined configuration space. This will be discussed in the next section.

第３ＨＵＢ装置１０の内部構成
図３には、本実施の形態におけるＨＵＢ装置１０の内部構成を示すブロック図が示されている。この図３に示されるように、本実施の形態におけるＨＵＢ装置１０は、５個のポート２０ａ〜２０ｅと、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０と、バッファ４０と、テーブル５０と、を備えている。そして、この図３に示すように、これら各ポート２０ａ〜２０ｅ、バッファ４０、テーブル５０などはそれぞれＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０に接続されている。 Internal Configuration of Third HUB Device 10 FIG. 3 is a block diagram showing the internal configuration of the HUB device 10 in the present embodiment. As shown in FIG. 3, the HUB device 10 according to the present embodiment includes five ports 20 a to 20 e, a PCI Express switch logic 30, a buffer 40, and a table 50. As shown in FIG. 3, the ports 20 a to 20 e, the buffer 40, the table 50, and the like are each connected to the PCI Express switch logic 30.

この図３中のＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０は、ＨＵＢ装置１０の種々の動作を担うスイッチチップである。このスイッチチップは、所定のプログラムを格納しており、このプログラムに従って、所望のスイッチング処理を実行する。 The PCI Express switch logic 30 in FIG. 3 is a switch chip that performs various operations of the HUB device 10. The switch chip stores a predetermined program, and executes a desired switching process according to the program.

また、この図３中のテーブル５０は、各ポート２０ａ〜２０ｅに接続された機器のＭＡＣアドレス及びＩＰアドレス、デバイス番号などのアドレス情報を保存するテーブルである。 Also, the table 50 in FIG. 3 is a table for storing address information such as MAC addresses, IP addresses, and device numbers of devices connected to the ports 20a to 20e.

また、図３中のバッファ４０は、ＨＵＢ装置１０が各ポート２０ａ〜２０ｅを介して受信したデータを、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０が一時的に保存するためのバッファの役割を担う。ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０は、このバッファ中の領域を各ポート毎の領域に分けて用いている。すなわち、バッファ４０は、各ポート２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ用に領域が分けられている。 3 serves as a buffer for the PCI Express switch logic 30 to temporarily store data received by the HUB device 10 via the ports 20a to 20e. The PCI Express switch logic 30 uses the area in the buffer divided into areas for each port. That is, the buffer 40 is divided into areas for the ports 20a, 20b, 20c, 20d, and 20e.

３−１ＨＵＢがノードコンピュータとデバイスとを判別する動作
さて、ＨＵＢ装置１０の各ポート２０ａ〜２０ｅに、何らかのＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓのデバイスが接続された場合に、それが一般的な従来からあるいわゆる「周辺機器」であるのか、それともネットワークを構成するために設けられた上述したＮＩＣカードであるのか、を識別する。識別結果に基づき、それぞれ異なった動作をすることは既に上述した。 3-1 Operation for HUB to discriminate between node computer and device Now, when any PCI Express device is connected to each port 20a to 20e of the HUB device 10, it is a so-called “peripheral” that is generally used in the past. It is identified whether it is a “device” or the above-mentioned NIC card provided for configuring a network. It has already been described above that different operations are performed based on the identification results.

まず、各ノードコンピュータ２２ａ、２２ｂ、２２ｃが接続する際には、上述したＮＩＣカードを用いて接続を行う。このＮＩＣカードは、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓのデバイスではあるが、そのコンフィグレーション空間の所定のビット位置に、「本デバイスはネットワークインターフェースカードであり、ノードコンピュータとして接続したい」旨を表すビットが立てられている。 First, when the node computers 22a, 22b, and 22c are connected, the connection is performed using the NIC card described above. Although this NIC card is a PCI Express device, a bit indicating that “this device is a network interface card and wants to be connected as a node computer” is set at a predetermined bit position in its configuration space.

ＨＵＢ装置１０は、接続されたデバイスのコンフィグレーション空間中のこのビットを参照し、立てられていれば（「１」であれば）、それをノードコンピュータが接続されたと判断するのである。 The HUB device 10 refers to this bit in the configuration space of the connected device, and if it is set (if it is “1”), it determines that the node computer is connected.

一方、このビットが立っていない場合は、従来の一般的なＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓのＩＯデバイスが接続されたと判断し、そのＩＤデバイスをネットワーク上で公開し、共有リソースとするのである。 On the other hand, if this bit is not set, it is determined that a conventional general PCI Express IO device is connected, and the ID device is made public on the network and used as a shared resource.

ここでは、「ビットが立っていない」と述べたが、一般的なデバイスである各ハードディスク２２ｄ、２２ｅでは、そのビットに相当するメモリそのものが存在しない場合もあり得る。 Here, it is described that “the bit is not set”, but in each of the hard disks 22d and 22e which are general devices, there may be a case where the memory itself corresponding to the bit does not exist.

ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓのコンフィグレーション空間はＰＣＩのコンフィグレーション空間（２５６バイト）に加えて３８４０バイト多く、４０９６バイト利用可能であるが、実際にはその一部しか用いないため、一部しかメモリを実装していない場合も多いのである。ビットが立っていないとは、このようにそのビットが存在しない場合も含まれる。 The PCI Express configuration space is 3840 bytes more than the PCI configuration space (256 bytes), and 4096 bytes can be used. However, since only a part of it is actually used, only a part of the memory is mounted. In many cases, it is not. That a bit is not set includes a case where the bit does not exist.

これらの各ノードコンピュータ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、及び各ハードディスク２２ｄ、２２ｅを、図３中の各ポート２０ａ〜２０ｅにそれぞれ接続すると、ＨＵＢ装置１０が備えるＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０は、各ポート２０ａ〜２０ｅに接続された各ノードコンピュータ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、及び各ハードディスク２２ｄ、２２ｅ中の上記コンフィグレーション空間の所定のビットを検査する。 When these node computers 22a, 22b, 22c and hard disks 22d, 22e are respectively connected to the ports 20a-20e in FIG. 3, the PCI Express switch logic 30 provided in the HUB device 10 is connected to the ports 20a-20e. The predetermined bits of the configuration space in each of the node computers 22a, 22b, 22c and the hard disks 22d, 22e connected to the are checked.

そして、このＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０は、この検査結果を、テーブル５０内に格納する。 The PCI Express switch logic 30 stores the inspection result in the table 50.

すなわち、テーブル５０内には、各ポート２０ａ〜２０ｅ毎にその接続デバイスがネットワーク機器（ノードコンピュータ）か、それとも、一般的なＩＯデバイスか、に関するフラグ情報等が保存されている。テーブル５０中には、各ポート２０毎に、このようなフラグ情報の他に、、デバイスの種類（ハードディスクか、グラフィックカードか、等）、アドレス関連情報その他の情報が格納されている、
そして、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０が、これらのフラグ情報等を参照することによって、各ノードコンピュータ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び各ハードディスク２２ｄ、２２ｅが接続された各ポートがどのポートであるか、等の状況を常に確認しながら、それぞれ対応する処理を実行することができる。 That is, in the table 50, for each port 20a to 20e, flag information relating to whether the connected device is a network device (node computer) or a general IO device is stored. In the table 50, for each port 20, in addition to such flag information, device type (hard disk or graphic card, etc.), address related information and other information are stored.
Then, the PCI Express switch logic 30 refers to the flag information and the like to determine which port each port to which each node computer 22a, 22b, 22c and each hard disk 22d, 22e is connected is. The corresponding processing can be executed while always confirming.

３−２通信に係る動作（スイッチング動作）
次に、図４に基づいて、このＨＵＢ装置１０がスイッチングを行う動作を説明する。この図４には、ポート２０ａに接続されたノードコンピュータ２２ａと、ポート２０ｂに接続されたノードコンピュータ２２ｂとの間で通信を行う際のフローチャートが示されている。ノードコンピュータ２２ａは、以下の（１）〜（４）に示す動作によって、ノードコンピュータ２２ｂに対して任意のデータパケットを送信する。 3-2 Operation related to communication (switching operation)
Next, based on FIG. 4, the operation | movement which this HUB apparatus 10 performs switching is demonstrated. FIG. 4 shows a flowchart when communication is performed between the node computer 22a connected to the port 20a and the node computer 22b connected to the port 20b. The node computer 22a transmits an arbitrary data packet to the node computer 22b by the operations shown in the following (1) to (4).

３−２−１ノードコンピュータ同士の通信
（１）まず、ノードコンピュータ２２ａは、任意のデータに、相手先であるノードコンピュータ２２ｂのＩＰアドレスを含むデータパケットをポート２０ａを介してＨＵＢ装置１０に対して送信する。この動作が、図４中の（１）に示されている。 3-2-1 Communication Between Node Computers (1) First, the node computer 22a sends a data packet including the IP address of the node computer 22b, which is the counterpart, to arbitrary data as to the HUB device 10 via the port 20a. To send. This operation is indicated by (1) in FIG.

（２）ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０は、前記データパケットを、ポート２０ａを介して受信し、受信したデータを、バッファ４０に保存する。この動作が図４中の（２）に示されている。 (2) The PCI Express switch logic 30 receives the data packet via the port 20 a and stores the received data in the buffer 40. This operation is shown by (2) in FIG.

（３）次に、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０は、上記（２）でバッファ４０に保存した前記データに含まれる宛先（すなわちノードコンピュータ２２ｂ）のＩＰアドレスを読み取る。 (3) Next, the PCI Express switch logic 30 reads the IP address of the destination (that is, the node computer 22b) included in the data stored in the buffer 40 in (2) above.

そして、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０は、前記ＩＰアドレスに基づいて、テーブル５０を検索し、対応するＩＰアドレスを見つけ、そのデバイス番号又はＭＡＣアドレス等を取得する。 Then, the PCI Express switch logic 30 searches the table 50 based on the IP address, finds the corresponding IP address, and acquires the device number or MAC address.

また、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０は、同時に、テーブル５０に保存されている情報を参照し、送信先がノードコンピュータであること、接続しているポートがポート２０ｂであること、等の情報を取得する。 In addition, the PCI Express switch logic 30 simultaneously refers to the information stored in the table 50, and acquires information such as that the transmission destination is a node computer and the connected port is the port 20b. .

これらテーブル５０の検索動作が、図４中の（３）に示されている。なお、ＨＵＢ装置１０に接続されたノードコンピュータ及びデバイスの各ＩＰアドレス及び各ＭＡＣアドレスは、テーブル５０に格納しておく。 The search operation of these tables 50 is shown in (3) in FIG. Each IP address and each MAC address of the node computer and device connected to the HUB device 10 are stored in the table 50.

このテーブル５０のメンテナンスを始め、ＨＵＢ装置１０の各種設定は、外部のホストコンピュータから行うことが好ましい。 Various settings of the HUB device 10 including the maintenance of the table 50 are preferably performed from an external host computer.

このホストコンピュータは、ポート２０のいずれかに接続することを予め決めておき、そのポート２０を通じて、ホストコンピュータが内部のテーブル５０等を設定するように構成することが好ましい。このような構成を採用する場合は、テーブル５０の内容をホストコンピュータのハードディスク等にバックアップしておくことが好ましい。 It is preferable that the host computer is determined in advance to be connected to one of the ports 20 and the host computer sets the internal table 50 and the like through the port 20. When such a configuration is adopted, it is preferable to back up the contents of the table 50 to a hard disk or the like of the host computer.

また、このようなＨＵＢ装置１０は、接続可能なノードコンピュータの数を増やすため、しばしばディジーチェーン接続されることがある。この場合、上流側と下流側のディジーチェーン接続のための専用のポートを設けておくことが好ましく、特にその最上位に先程述べたホストコンピュータを接続しておくことも、大変好ましい。特に、この場合は、ホストコンピュータがＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓのルートコンプレックスの役割を果たすことが好ましい。 Also, such a HUB device 10 is often daisy chained to increase the number of connectable node computers. In this case, it is preferable to provide dedicated ports for daisy chain connection on the upstream side and downstream side, and it is also very preferable to connect the host computer described above in particular at the highest level. In particular, in this case, it is preferable that the host computer plays the role of a PCI Express root complex.

（４）次に、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０は、上記（２）でバッファ４０に保存した前記データを読み取り、読み取った前記データをポート２０ｂを介してノードコンピュータ２２ｂに送出する。この動作が、図４中の（４）に示されている。 (4) Next, the PCI Express switch logic 30 reads the data stored in the buffer 40 in (2), and sends the read data to the node computer 22b via the port 20b. This operation is shown by (4) in FIG.

３−２−２ノードコンピュータとＩＯデバイス間の通信
また、ＨＵＢ装置１０のポート２０ａに接続されたノードコンピュータ２２ａと、ポート２０ｄに接続されたハードディスク２２ｄと、の間での通信は、以下の動作手順によって行われる。このハードディスク２２ｄは、ＨＵＢ装置１０に接続され、ネットワーク上でＮＡＳとして公開されているＩＯデバイスである。 3-2-2 Communication between Node Computer and IO Device In addition, communication between the node computer 22a connected to the port 20a of the HUB device 10 and the hard disk 22d connected to the port 20d has the following operations. Done by the procedure. The hard disk 22d is an IO device that is connected to the HUB device 10 and disclosed as NAS on the network.

まず、ノードコンピュータ２２ａ、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０、及びバッファ４０、において、上記（１）及び（２）で述べた動作と同様の動作が行われる。 First, in the node computer 22a, the PCI Express switch logic 30, and the buffer 40, operations similar to the operations described in the above (1) and (2) are performed.

（３’）次に、上記（３）で述べたように、Ｅｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０は、バッファ４０に保存した前記データに含まれるハードディスク２２ｄのＩＰアドレスを読み取る。そして、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０は、前記ＩＰアドレスに基づいて、テーブル５０を参照し、ハードディスク２２ｄのデバイス番号やＭＡＣアドレスを取得する。また、このとき、テーブル５０に保存されているフラグ情報を参照し、送信先がネットワーク上で公開されているＩＯデバイスであることを認識する。 (3 ′) Next, as described in (3) above, the Express switch logic 30 reads the IP address of the hard disk 22 d included in the data stored in the buffer 40. Then, the PCI Express switch logic 30 refers to the table 50 based on the IP address and acquires the device number and MAC address of the hard disk 22d. At this time, the flag information stored in the table 50 is referred to and it is recognized that the transmission destination is an IO device published on the network.

（４’）次に、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック３０は、バッファ４０に保存した前記データを読み取り、読み取った前記データをポート２０ｄを介してハードディスク２２ｄに送出する。その後、ハードディスク２２ｄは、このデータを格納し、「データの書き込み」は終了する。このように、基本的に、一般のＮＡＳと同様の動作を実行する。データの読み出しも従来のＮＡＳの動作と同様に行われる。 (4 ') Next, the PCI Express switch logic 30 reads the data stored in the buffer 40 and sends the read data to the hard disk 22d through the port 20d. Thereafter, the hard disk 22d stores this data, and the “data writing” ends. Thus, basically, the same operation as that of a general NAS is executed. Data reading is also performed in the same manner as the conventional NAS operation.

第５まとめ
以上述べたように、本実施の形態によれば、拡張インターフェースをネットワークとして利用しうるスイッチングハブを構成したので、従来より高速なネットワークシステムを簡便に構成することができる。その結果、従来よりも高性能なサーバシステムやＨＰＣを実現することができる。 Fifth Summary As described above, according to the present embodiment, since the switching hub that can use the extended interface as a network is configured, a network system that is faster than the conventional one can be configured easily. As a result, it is possible to realize a server system or HPC with higher performance than before.

第６変形例・応用例
（１）上述した図１中のＨＵＢ装置１０は、５個のポート２０ａ〜２０ｅを備えているが、ＨＵＢ装置１０が備えるポートの数は５個に限られるものではなく、実施者が任意の個数のポートをＨＵＢ装置１０に備えることができる。 Sixth Modification / Application (1) The HUB device 10 in FIG. 1 described above includes five ports 20a to 20e, but the number of ports included in the HUB device 10 is not limited to five. However, the implementer can provide the HUB device 10 with an arbitrary number of ports.

（２）各ポート２０のＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓのレーン数は、任意のレーン数に設定することができる。 (2) The number of PCI Express lanes of each port 20 can be set to an arbitrary number of lanes.

（３）本実施の形態では拡張インターフェースとしてＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓを採用したが、高速なインターフェースであれば、本実施の形態のように利用することが可能である。 (3) In this embodiment, PCI Express is adopted as the expansion interface, but any high-speed interface can be used as in this embodiment.

（４）本文では、「ＨＵＢ装置」と称しているが、このような機器は、「ハブ装置」又は単に「ハブ」「ＨＵＢ」と呼ぶこともある。 (4) In the text, it is referred to as a “HUB device”, but such a device may be referred to as a “hub device” or simply “hub” or “HUB”.

ＨＵＢ装置１０の外観図である。1 is an external view of a HUB device 10. FIG. ＨＵＢ装置１０を利用したネットワークの概念図である。1 is a conceptual diagram of a network using a HUB device 10. FIG. ＨＵＢ装置１０の内部構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an internal configuration of a HUB device 10. FIG. ノードコンピュータ２２ａとノードコンピュータ２２ｂとの間で通信を行う際のフローチャートである。It is a flowchart at the time of performing communication between the node computer 22a and the node computer 22b.

Explanation of symbols

１０ＨＵＢ
２０ａ〜２０ｅポート
２２ａ〜２２ｃノードコンピュータ
２２ｄ、２２ｅハードディスク
３０ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓスイッチロジック
４０バッファ
５０テーブル 10 HUB
20a to 20e Ports 22a to 22c Node computers 22d and 22e Hard disk 30 PCI Express switch logic 40 Buffer 50 Table

Claims

A group of ports to which the expansion interface of the node computer can be connected;
Table means for storing address information of a node computer or IO device connected to the port;
Buffer means for storing data input from each port;
Switch logic means for obtaining a destination address of the input data from the buffer means, searching the table means with the obtained address, obtaining a position of the destination, and transmitting the data to the destination;
With
The extended interface is PCI Express ,
The table means has, for each port, a flag indicating whether the connected device is a node computer on the network or an IO device disclosed on the network,
The switch logic means inspects a predetermined storage area of a connected device for each port, and whether the device is a node computer on the network or an IO device disclosed on the network. , HUB device characterized by judging.

A group of ports to which the expansion interface of the node computer can be connected;
Table means for storing address information of a node computer or IO device connected to the port;
Buffer means for storing data input from each port;
Switch logic means for obtaining a destination address of the input data from the buffer means, searching the table means with the obtained address, obtaining a position of the destination, and transmitting the data to the destination;
With
The extended interface is PCI Express ,
The table means has, for each port, a flag indicating whether the connected device is a node computer on the network or an IO device disclosed on the network,
The switch logic means inspects a predetermined storage area of a connected device for each port, and whether the device is a node computer on the network or an IO device disclosed on the network. , And the flag is set based on the determination result.

In the HUB apparatus in any one of Claim 1 or 2 ,
The HUB apparatus characterized in that the table means holds one of an IP address, a device number, and a MAC address of a connected device for each port.