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随着服务器应用需求的提升，各种新技术，如多核CPU、虚拟化技术、强大的集群应用、网络存储以及刀片服务器的发展，带来了对计算机I/O带宽无止境的需求。尤其是当高性能服务器进入刀片时代之后，由于其自身具有的高计算密度属性，刀片之间的数据交换速度就成为制约整个系统整体性能的瓶颈。为了克服这一障碍，充分发挥刀片服务器的性能优势，就急需一套高速、可靠、易于管理的网络整合方案。
InfiniBand作为一种既具有极高带宽(目前每个方向上信令速度可以达到20Gb/s)，同时还具有较低的端到端延迟(目前已经可以低于2μs)的新兴高速互连技术，与其他同级别网络技术相比较，能够更好的应对实际应用中，对带宽需求的持续增长，因此正在高性能计算领域获得越来越广泛的关注与应用。
作为IBA定义，并且为众多高性能服务器开发者所支持的一项协议标准，InfiniBand为实现高性能、高可靠性与低延迟定义了包括基于信任的流量控制机制、基于硬件的QoS、通道化的I/O机制以及针对大量数据传输而专门进行的优化等多项关键技术，这些都为组建刀片服务器的高性能网络提供了必要的技术保障。
本课题提出的InfiniBand高速交换刀片采用了模块化的设计方法，将HCA与交换机有机整合，使InfiniBand交换刀片成为服务器内部设备之一，通过机箱内部电路板和接插件与其他设备相连接，具有热插拔功能。这样一方面可以降低手工布线容易造成的误操作，提高刀片服务器的可扩展性；另一方面也可以有效排除电磁干扰等自然因素对交换刀片的影响，同时还可以共享机箱内部的基础设备，高效节能，从而最大限度的发挥了系统的整体性能。
本课题的目标是设计和实现基于InfiniBand的高速交换刀片，作为高密度可扩展高性能服务器的一个重要组成部分，为刀片服务器提供高带宽低延迟的交换网络服务。本课题主要完成以下工作：
1、针对高密度刀片服务器应用对集群互联的具体要求，提出一种集成化的InfiniBand高速交换刀片架构：
2、完成800Gbps无阻塞全线速交换刀片的硬件设计与实现，实现PCIExpress8x信号直接接入InfiniBand子网进行高速交换。总结出一套走线长、密度高的高速电路设计规范；
3、实现InfiniBand交换网络的配置和管理优化，提高交换密度；
4、实现InfiniBand高速交换刀片在刀片服务器中成功应用，实现高带宽低延迟的InfiniBand交换，填补国内在相关领域自主设计的空白，测试数据达到同类设备的先进水平。
本课文的研究对于InfiniBand适配器、交换机设计与实现，以及高速电路设计具有一定的指导意义和参考价值。