嵌入式冗余磁盘通道控制器结构的研究

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随着网络存储技术的发展,SAN(Storage Area Networking)和低端服务器的成本降低,如何管理、优化SAN以及整合与之相连的服务器,将成为企业控制成本、提高效率的关键因素,同时也将成为网络存储的研究热点。网络存储控制器,一种全新的网络存储基础架构产品正好满足这一要求,它将不连续的信息孤岛整合为连续性的集中化信息系统。网络存储控制器的硬件基础是具有网络化存储管理功能的磁盘控制器,目前国外对网络存储控制器技术的研究主要集中在高端产品,其开发周期长且产品价格昂贵,为解决这个问题,提出了一种采用SOPC(System on a Programmable Chip)方式现实高性能磁盘控制器的构想,SOPC是一种具有高灵活性与高性能的,将整个系统整合入一块芯片的特殊嵌入式系统。以FPGA(Field Programmable Gate Array)为核心,在其中建立双32位的Nios II软核处理器,添加SDRAM模块,GbE(Gigabit Ethernet)接口,DMA(Direct Memory Access)控制器等IP(Intellectual Property)核,构建了一种冗余磁盘通道控制器原型系统。它采用Avalon片上总线结构,内接物理存储设备,外连TCP/IP(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)网络,是整个网络存储系统中的重要组成部分。从理论上可以论证,双端口链路连接的冗余磁盘通道具有高带宽,高安全性等优势。在磁盘通道控制器的主处理器上移植了嵌入式实时操作系统uC/OS-II,应用可剪裁的TCP/IP协议栈,并编写相关的网络驱动程序,扩展了控制器的网络功能。在Stratix GX开发板上对这个控制器系统进行了测试,测试结果表明,相应端口运行正常,基本达到预期的功能要求。同时也说明采用SOPC技术构建此嵌入式冗余磁盘通道控制器具有开发周期短,软硬件升级方便,可扩展性强等特点。
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