【摘要】： 對象存儲(chǔ)兼具塊接口存儲(chǔ)和文件存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn),具有高性能、安全的特點(diǎn)。iSCSI(Internet Small Computer System Interface)存儲(chǔ)控制器是對象存儲(chǔ)控制器與客戶端交互的接口,完成文件到對象的映射及iSCSI協(xié)議的解析。為了驗(yàn)證該存儲(chǔ)控制器的功能并為今后Xilinx平臺的開發(fā)移植工作作好鋪墊,采用賽靈思ML300開發(fā)板搭建了一個(gè)原型系統(tǒng)并對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。 采用可編程片上系統(tǒng)和嵌入式Linux架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)iSCSI存儲(chǔ)控制器。SoPC系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)修改靈活,可定制軟硬件功能分界面優(yōu)化系統(tǒng)性能的優(yōu)點(diǎn)。使用開發(fā)板的FPGA芯片以IP核的形式生成系統(tǒng)的硬件平臺。選用Linux操作系統(tǒng)不僅便于內(nèi)核的修改與裁剪,而且方便上層iSCSI程序的移植。移植開源的UNH_iSCSI程序作為上層應(yīng)用程序,實(shí)現(xiàn)iSCSI的發(fā)起端與目標(biāo)端間的通訊,作為系統(tǒng)的軟件模型。 由于TCP層的處理會(huì)占用大量的CPU資源,同時(shí)增加事務(wù)處理的延時(shí)。對TCP協(xié)議進(jìn)行了部分卸載,將TCP校驗(yàn)和操作交由硬件核來完成;與此同時(shí),采用了SG-DMA傳輸模式來加快網(wǎng)卡與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸。SG-DMA模式能有效減少處理器的中斷次數(shù),避免頻繁的上下文切換。借助DMA數(shù)據(jù)對齊引擎能進(jìn)一步加快DMA控制器的數(shù)據(jù)訪問效率。此外為了提高數(shù)據(jù)包在內(nèi)核協(xié)議棧中的處理效率,分析了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的輕量化技術(shù),并取得了初步成果。
【圖文】：

各部分簡介如下：(1) OSD 是一個(gè)智能設(shè)備，包括處理器、RAM 內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)接口、存儲(chǔ)介質(zhì)如磁以及運(yùn)行在其中的控制軟件，能夠自我管理存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。OSD 陣列將對象數(shù)據(jù)條分布，并利用處理器的計(jì)算能力優(yōu)化數(shù)據(jù)的分布，實(shí)現(xiàn)各 OSD 之間的負(fù)載均衡 OSD 中完成對象 ID 到磁盤塊的映射。(2) 元數(shù)據(jù)服務(wù)器協(xié)調(diào)客戶機(jī)與 OSD 之間的交互，，管理與上層文件系統(tǒng)有關(guān)的據(jù)，提供完成文件名到對象 ID 的映射等功能。(3) 客戶端通過特殊對象協(xié)議與元數(shù)據(jù)服務(wù)器以及 OSD 進(jìn)行交互�？蛻舳巳绻_一個(gè)文件時(shí)，首先要連接元數(shù)據(jù)服務(wù)器以獲取文件數(shù)據(jù)在OSD上的位置信息SD 設(shè)備號、文件大小、偏移等。(4) 以 Gigabit Ethernet 千兆以太網(wǎng)為基礎(chǔ)構(gòu)建存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，其在性能上已接近甚至超過光纖通道構(gòu)成的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)�？蛻舳恕SD、元數(shù)據(jù)服務(wù)器這三方通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳輸命令，收發(fā)數(shù)據(jù)。其中的存放是通過分布式文件系統(tǒng)完成的。OBS 的工作流程如下：

圖 1.2 OBS 工作流程圖(1) 客戶機(jī)向元數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)請求(對某一文件的 Open, Close, Read, Write, Create等)。客戶端與元數(shù)據(jù)服務(wù)器可通過 RPC(Remote Procedure Call)進(jìn)行通信，這是一種建立在 UDP/IP 之上的輕量級協(xié)議，有利于與元數(shù)據(jù)服務(wù)器的快速交互。(2) 元數(shù)據(jù)服務(wù)器對客戶機(jī)進(jìn)行身份驗(yàn)證，并向客戶機(jī)發(fā)送證書(證書描述了 客戶機(jī)可進(jìn)行的操作)和與文件有關(guān)的元數(shù)據(jù)。(3) 在 MDS 與 OSD 之間共享密鑰以及更新授權(quán)信息。(4) 客戶機(jī)向 OSD 發(fā)送連接請求(包含有命令、證書)，OSD 對證書的真?zhèn)魏屯暾赃M(jìn)行檢查。通過驗(yàn)證后，客戶端通過 iSCSI 協(xié)議將 SCSI OSD 命令封裝在 TCP/IP包中傳送給 OSD，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展SoPC開發(fā)技術(shù)主要由兩大巨頭引領(lǐng)：Xilinx和Altera公司。SoPC是基于IP復(fù)用的可重構(gòu)SoC系統(tǒng)。IP復(fù)用能夠充分利用現(xiàn)有的成熟IP模塊[8]，減少開發(fā)周期。SoPC系
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TP333

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本文編號：2599356