發(fā)布時間：2017-05-24 15:00

  本文關(guān)鍵詞：FPGA中個人云存儲系統(tǒng)的設(shè)計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著高性能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進步,不論是大型企業(yè)還是個人用戶,對數(shù)據(jù)存儲、遷移和管理方式都提出了更高要求,需求也越來越強烈,導(dǎo)致相關(guān)的云存儲技術(shù)快速發(fā)展。然而,個人云存儲技術(shù)目前仍處于起步階段,無法滿足用戶需求�，F(xiàn)行的網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)都是基于大型服務(wù)器的,客戶對用戶存儲空間的訪問受到服務(wù)器性能、用戶所擁有的存儲空間大小、用戶讀寫文件的模式以及網(wǎng)絡(luò)帶寬等諸多因素的限制,并且需要向服務(wù)商繳納一定的費用；另外,市場上現(xiàn)行的帶有網(wǎng)絡(luò)接口的網(wǎng)絡(luò)硬盤基本都是基于B/S模式的網(wǎng)絡(luò)硬盤服務(wù)器系統(tǒng)或者是安裝專用的服務(wù)軟件,支持文件的一次性上傳與下載以及文本文件與圖片等在線瀏覽等功能,與操作本地存儲系統(tǒng)之間有本質(zhì)區(qū)別,用戶不能像操作本地文件那樣方便快捷。 針對上述一些問題,本研究提出一種新的個人云存儲系統(tǒng),它區(qū)別于當(dāng)前國內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)公司提供的比較流行的在線存儲服務(wù),除了向用戶提供基于網(wǎng)絡(luò)和本地的文件存儲、訪問等文件管理雙重模式外,還提供了比網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)提供商更多優(yōu)越的特性： 一、基于SUN RPC的NFS協(xié)議。與基于FTP或http協(xié)議等的文件傳輸協(xié)議不同,NFS協(xié)議是目前最成熟的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),具有較高的安全性與可靠性�；贜FS的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的訪問與本地文件系統(tǒng)的訪問完全一致,并且支持多用戶、多權(quán)限的文件訪問管理。 二、FPGA實現(xiàn)關(guān)鍵功能單元 (1)用FPGA實現(xiàn)存儲介質(zhì)接口控制器,可針對不同存儲介質(zhì)設(shè)計并行的接口,實現(xiàn)接口可擴展和存儲容量可擴展。本研究采用PATA/SATA硬盤控制器接口,實現(xiàn)對硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)的管理與控制。 (2)用FPGA實現(xiàn)SUN RPC協(xié)議以及NFS文件訪問協(xié)議。目前尚沒有用硬件實現(xiàn)NFS整套協(xié)議的系統(tǒng)�；贔PGA的NFS協(xié)議不僅可以利用FPGA速度優(yōu)勢提升NFS服務(wù)器性能,,并且可以真正實現(xiàn)多RPC遠(yuǎn)程過程請求的并行處理。 三、用VHDL硬件描述語言設(shè)計了NPI接口控制器,并采用了xilinx的IP核MPMC的NPI接口設(shè)計底層NFS服務(wù)與內(nèi)存數(shù)據(jù)的DMA操作,提高了服務(wù)程序的執(zhí)行效率。 四、獨立的文件系統(tǒng)。本研究設(shè)計與操作相分離的文件系統(tǒng)功能模塊,由單獨的處理器完成文件系統(tǒng)的管理。獨立的文件系統(tǒng)不僅可以與NFS服務(wù)等網(wǎng)絡(luò)功能模塊并行執(zhí)行,提升文件存儲速度,并且可擴展實現(xiàn)不同類型文件系統(tǒng),增強文件系統(tǒng)兼容性。本研究采用了FAT32以及EXT3兩種文件系統(tǒng)作為實驗方案。 本研究設(shè)計的個人云存儲系統(tǒng)在提供安全可靠的類似本地文件管理功能外,不僅能夠滿足個人對網(wǎng)絡(luò)存儲的需求,更加方便部署,而且還方便集成,進行并行擴展,為大型數(shù)據(jù)服務(wù)器企業(yè)數(shù)據(jù)存儲服務(wù)解決方案提供了良好的思路。
【關(guān)鍵詞】：云存儲 RPC NFS協(xié)議 FPGA DMA
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP333;TN791
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目錄8-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究的背景及意義11-12
• 1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)狀12-19
• 1.2.1 硬盤12-14
• 1.2.2 VFS文件系統(tǒng)14-15
• 1.2.3 FAT文件系統(tǒng)15-17
• 1.2.4 SUN NFS文件系統(tǒng)17-19
• 1.3 開發(fā)環(huán)境簡介19-20
• 1.4 研究工作及結(jié)構(gòu)20-21
• 第二章 原型機設(shè)計21-49
• 2.1 原型機系統(tǒng)架構(gòu)21-22
• 2.2 硬件部分設(shè)計22-29
• 2.2.1 ATA硬盤控制器22-25
• 2.2.2 硬盤控制器IP核封裝25-28
• 2.2.3 硬件系統(tǒng)搭建28-29
• 2.3 NFS組件設(shè)計29-32
• 2.3.1 網(wǎng)絡(luò)接收與發(fā)送29-30
• 2.3.2 RPC編解碼30
• 2.3.3 NFS服務(wù)組件30-32
• 2.4 文件系統(tǒng)接口32-35
• 2.5 FAT32文件系統(tǒng)設(shè)計35-38
• 2.6 驅(qū)動程序設(shè)計38-42
• 2.7 系統(tǒng)移植42-48
• 2.7.1 搭建軟件開發(fā)環(huán)境42
• 2.7.2 添加目標(biāo)板42-43
• 2.7.3 添加用戶應(yīng)用程序43-45
• 2.7.4 添加硬盤控制器IP驅(qū)動45-46
• 2.7.5 編譯服務(wù)程序以及操作系統(tǒng)鏡像46-47
• 2.7.6 操作系統(tǒng)移植47-48
• 2.8 本章小結(jié)48-49
• 第三章 原型機的驗證49-69
• 3.1 硬件部分驗證49-54
• 3.1.1 ATA硬盤控制器驗證49-50
• 3.1.2 ATA硬盤控制器IP驗證50-54
• 3.2 軟件部分驗證54-64
• 3.2.1 驅(qū)動程序調(diào)試54-56
• 3.2.2 FAT32文件系統(tǒng)驗證56-60
• 3.2.3 NFS服務(wù)程序測試60-64
• 3.3 原型機系統(tǒng)驗證64-67
• 3.4 服務(wù)器性能測試及分析67
• 3.5 本章小結(jié)67-69
• 第四章 雙核系統(tǒng)設(shè)計69-81
• 4.1 雙核系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)69-70
• 4.2 RPC消息的DMA設(shè)計70-75
• 4.2.1 驅(qū)動程序的DMA設(shè)計70-71
• 4.2.2 NPI接口控制器設(shè)計71-73
• 4.2.3 NPI接口驗證73-75
• 4.3 NFS服務(wù)的FPGA設(shè)計75-79
• 4.3.1 RPC協(xié)議頭部設(shè)計76-77
• 4.3.2 NFS服務(wù)組件的FPGA設(shè)計77-78
• 4.3.3 節(jié)點信息查詢表設(shè)計78-79
• 4.4 EXT3文件系統(tǒng)設(shè)計79-80
• 4.5 本章小結(jié)80-81
• 第五章 總結(jié)與展望81-85
• 5.1 總結(jié)81-82
• 5.2 展望82-85
• 參考文獻85-87
• 致謝87-89
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及成果89

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 謝建江;倪永年;;一種散列表的FPGA設(shè)計與實現(xiàn)[J];電子技術(shù);2013年02期

2 張樹剛;張遂南;黃士坦;;CRC校驗碼并行計算的FPGA實現(xiàn)[J];計算機技術(shù)與發(fā)展;2007年02期

  本文關(guān)鍵詞：FPGA中個人云存儲系統(tǒng)的設(shè)計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：391102