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随着计算机技术的迅速发展,信息爆炸导致数据成倍增长,企业对存储容量的需求越来越大,传统的存储方式已经无法满足这种需求,网络存储在此背景下迅速发展起来。存储区域网(Storage Area Network,SAN)是网络存储的解决方案之一,光纤通道SAN具有传输距离短、成本较高和实施复杂等缺点,而基于IP的SAN解决方案具有很大的优势,尤其是iSCSI协议的提出在一定程度上极大的推动了IP存储的发展,为网络存储解决方案提供了新思路,IP-SAN充分结合了现有IP网络的优势,将网络存储技术的发展推向了高潮。
随着半导体工艺的迅速发展,处理器逐渐向多核的方向发展。多核处理器技术的成熟,使多核处理器逐渐将成为服务器和个人操作平台的首选。由Cavium公司制造的OCTEON CN5860处理器基于MIPS64架构,是扩展性较好、性能较高、能量消耗较低的多核网络处理器,是嵌入式网络通信的最佳选择。芯片内部包含一些专用引擎来加速处理过程(如硬件加密,正则表达式处理,消息调度,TCP/IP协议栈处理和数据包收发等),每个处理器的处理核心还都内置了独立的算法单元。由这些硬件功能模块分担CPU负荷,能更好的满足未来网络的需求。
基于多核网络处理器的嵌入式服务器具有较好的网络处理功能,嵌入式服务器与IP存储的结合使用可以为用户提供更好的存储服务,因此研究嵌入式服务器访问IP-SAN的模型具有重要意义。
本文对网络存储及iSCSI协议进行了研究,结合多核网络处理器和嵌入式服务器的特点,研究了服务器访问IP-SAN的模型,主要贡献和研究内容如下:
(1)搭建嵌入式服务器平台的网络存储环境;
(2)设计并实现了一种基于多核网络处理器的CRC校验方法,采用协处理器提供的指令来完成CRC的校验,有效节省了CPU资源,提高了系统性能;
(3)设计并实现了一种基于多核网络处理器的多网卡绑定方法,可以在多核处理器的实时执行环境下实现多网络接口的绑定,直接操作底层的硬件资源,从而建立高效的网口汇聚,有效解决了嵌入式服务器访问IP-SAN中网络瓶颈的问题,提高了服务器访问IP-SAN的速率和灵活性,一定程度上提高了数据的整体传输效率;
(4)设计并实现了嵌入式服务器访问IP-SAN的模型,采用共享内存机制实现数据的传输过程,对影响模型性能的参数进行了详细的测试和分析,如服务文件数量、操作系统预读的大小等,并给出了一种合理的解决方案。