一種基于fpga的服務(wù)器集群存儲(chǔ)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于服務(wù)器存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于FPGA的服務(wù)器集群存儲(chǔ)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，服務(wù)器存儲(chǔ)架構(gòu)都是用專用的PCH橋片連接到服務(wù)器的CPU上用來擴(kuò)展外圍的存儲(chǔ)接口，比如SATA, SAS等。例如公開號為CN202795333U的專利文件披露了一種服務(wù)器中磁盤冗余陣列高速讀寫控制電路結(jié)構(gòu)，所述的電路結(jié)構(gòu)包括電源模塊、服務(wù)器主板、中央處理器、獨(dú)立磁盤冗余陣列卡、磁盤陣列及磁盤陣列緩存模塊，所述的電源模塊、中央處理器和獨(dú)立磁盤冗余陣列卡均通過所述的服務(wù)器主板交互連接，所述的磁盤陣列和磁盤陣列緩存模塊均與所述的電源模塊相連接，且所述的磁盤陣列和磁盤陣列緩存模塊均通過所述的獨(dú)立磁盤冗余陣列卡與所述的服務(wù)器主板相連接，所述的磁盤陣列緩存模塊為固態(tài)硬盤。
[0003]目前隨著系統(tǒng)技術(shù)在飛速的發(fā)展，對數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量、存取速度和數(shù)據(jù)完整性安全要求越來越高，特別是一些研宄所，軍工單位等。上述的專利文件提及的技術(shù)方案不能完全滿足嵌入式系統(tǒng)服務(wù)器的發(fā)展要求，同時(shí)還存在系統(tǒng)復(fù)雜、功耗較大和成本較高的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于FPGA的服務(wù)器集群存儲(chǔ)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)無法滿足存儲(chǔ)容量擴(kuò)展和存取速度的問題。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種基于FPGA的服務(wù)器集群存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括至少2臺存儲(chǔ)服務(wù)器，第一存儲(chǔ)服務(wù)器和第二存儲(chǔ)服務(wù)器，
[0006]所述的第一存儲(chǔ)服務(wù)器的服務(wù)器存儲(chǔ)電路包括第一服務(wù)器處理器，所述第一服務(wù)器處理器連接第一 DDR3內(nèi)存芯片組，所述第一服務(wù)器處理器連接第一 PCIE接口并通過所述第一 PCIE接口連接第一 FPGA芯片，所述的第一 FPGA芯片連接第一 DDR3緩存芯片組，
[0007]所述第一 FPGA芯片包括至少I個(gè)串行Rapid1接口，即第一串行Rapid1接口，所述的第一串行Rapid1接口連接第一 SATA/SAS存儲(chǔ)裝置，
[0008]所述第一 FPGA芯片還包括I個(gè)并行Rapid1接口，即第一并行Rapid1接口，
[0009]所述的第二存儲(chǔ)服務(wù)器的服務(wù)器存儲(chǔ)電路包括第二服務(wù)器處理器，所述第二服務(wù)器處理器連接第二 DDR3內(nèi)存芯片組，所述第二服務(wù)器處理器連接第二 PCIE接口并通過所述第二 PCIE接口連接第二 FPGA芯片，所述的第二 FPGA芯片連接第二 DDR3緩存芯片組，
[0010]所述第二 FPGA芯片包括至少I個(gè)串行Rapid1接口，即第二串行Rapid1接口，所述的第二串行Rapid1接口連接第二 SATA/SAS存儲(chǔ)裝置，
[0011]所述第二 FPGA芯片還包括I個(gè)并行Rapid1接口，即第二并行Rapid1接口，
[0012]所述第一并行Rapid1接口與第二并行Rapid1接口連接。
[0013]所述第一服務(wù)器處理器和第二服務(wù)器處理器是X86架構(gòu)的E5-2600服務(wù)器處理器，所述第一 FPGA芯片和第二 FPGA芯片是Altera的stratix5，
[0014]所述的服務(wù)器集群存儲(chǔ)系統(tǒng)中，所述第一 FPGA芯片連接包括第一 FPGA電源供電模塊、第一 FPGA程序并行flash、第一 10/100/1000M網(wǎng)絡(luò)接口以及通過本地總線與所述第一FPGA芯片連接的第一 BMC基板管理控制器芯片AST2400，
[0015]圍繞第一 BMC基板管理控制器芯片AST2400的周邊電路還包括與其連接的第一電源模塊、第一程序flash和第一 DDR3內(nèi)存，
[0016]所述的第一 BMC基板管理控制器芯片AST2400的周邊電路還包括與其連接的第一網(wǎng)絡(luò)接口、第一 USB接口、第一串行接口和第一 VGA接口，
[0017]所述的服務(wù)器集群存儲(chǔ)系統(tǒng)中，所述第二 FPGA芯片連接包括第二 FPGA電源供電模塊、第二 FPGA程序并行flash、第二 10/100/1000M網(wǎng)絡(luò)接口以及通過本地總線與所述第二FPGA芯片連接的第二 BMC基板管理控制器芯片AST2400，
[0018]圍繞第二 BMC基板管理控制器芯片AST2400的周邊電路還包括與其連接的第二電源模塊、第二程序flash和第二 DDR3內(nèi)存，
[0019]所述的第二 BMC基板管理控制器芯片AST2400的周邊電路還包括與其連接的第二網(wǎng)絡(luò)接口、第二 USB接口、第二串行接口和第二 VGA接口。
[0020]Rapid1是由Motorola和Mercury等公司率先倡導(dǎo)的一種高性能、低引腳數(shù)、基于數(shù)據(jù)包交換的互連體系結(jié)構(gòu)，是為滿足和未來高性能嵌入式系統(tǒng)需求而設(shè)計(jì)的一種開放式互連技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。Rapid1主要應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部互連，支持芯片到芯片、板到板間的通訊，可作為嵌入式設(shè)備的背板(Backplane)連接。
[0021]Rapid1協(xié)議由邏輯層、傳輸層和物理層構(gòu)成。邏輯層定義了所有協(xié)議和包格式。這是對終端進(jìn)行初始化和完成傳送的很有必要的信息。傳輸層為數(shù)據(jù)包從一個(gè)終端到另一個(gè)終端通道的必要信息。物理層描述了設(shè)備之間接口協(xié)議，例如包傳裝置，流量控制，電特性及低級錯(cuò)誤管理等。Rapid 1分為并行Rapid 1標(biāo)準(zhǔn)和串行Rapid 1標(biāo)準(zhǔn)，串行Rapid1是指物理層采用串行差分模擬信號傳輸?shù)腞apid1標(biāo)準(zhǔn)。
[0022]PC1-Express是總線和接口標(biāo)準(zhǔn)，它原來的名稱為“3G10”，是由英特爾在2001年提出的，很明顯英特爾的意思是它代表著下一代I/O接口標(biāo)準(zhǔn)。PCIe屬于高速串行點(diǎn)對點(diǎn)雙通道高帶寬傳輸，所連接的設(shè)備分配獨(dú)享通道帶寬，不共享總線帶寬，主要支持主動(dòng)電源管理，錯(cuò)誤報(bào)告，端對端的可靠性傳輸，熱插拔以及服務(wù)質(zhì)量(QOS)等功能。PCIe交由PC1-SIG(PCI特殊興趣組織)認(rèn)證發(fā)布后才改名為“PC1-Express”，簡稱PC1-E或PCIE。
[0023]SATA是Serial ATA的縮寫，即串行ΑΤΑ。這是一種完全不同于并行ATA的新型硬盤接口類型，由于采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)而得名。SATA總線使用嵌入式時(shí)鐘信號，具備了更強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，與以往相比其最大的區(qū)別在于能對傳輸指令(不僅僅是數(shù)據(jù))進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤會(huì)自動(dòng)矯正，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。串行接口還具有結(jié)構(gòu)簡單、支持熱插拔的優(yōu)點(diǎn)。
[0024]SAS (Serial Attached SCSI)即串行連接SCSI，是新一代的SCSI技術(shù)，和現(xiàn)在流行的Serial ATA(SATA)硬盤相同，都是采用串行技術(shù)以獲得更高的傳輸速度，并通過縮短連結(jié)線改善內(nèi)部空間等。SAS是并行SCSI接口之后開發(fā)出的全新接口。此接口的設(shè)計(jì)是為了改善存儲(chǔ)系統(tǒng)的效能、可用性和擴(kuò)充性，并且提供與SATA硬盤的兼容性。
[0025]關(guān)于BMC基板管理控制器芯片，在BMC中完全實(shí)現(xiàn)IPMI功能需要一個(gè)功能強(qiáng)大的16位元或32位元微控制器以及用於數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的RAM、用於非揮發(fā)性數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的快閃記憶體和韌體。一個(gè)提供IPMI vl.5的典型BMC大約需要32kRAM和128k快閃記憶體。采用IPMI協(xié)議的一種創(chuàng)新性解決方案是利用高性價(jià)比的迷你基板管理控制器，它在安全遠(yuǎn)程重啟、安全重新上電、LAN警告和系統(tǒng)健康監(jiān)視方面能提供基本的IPMI vl.5遠(yuǎn)程可管理性。由於性價(jià)比高，這款控制器還能用來管理網(wǎng)路設(shè)備，如公用桌上型電腦、印表機(jī)、集線器、數(shù)位電視視訊轉(zhuǎn)換盒等。
[0026]本實(shí)用新型采用服務(wù)器處理器芯片通過存儲(chǔ)擴(kuò)展接口 PCIE接口，連接到FPGA的高速接口 RAPID1來擴(kuò)展SATA或者SAS等存儲(chǔ)接口，解決了嵌入式服務(wù)器存儲(chǔ)容量擴(kuò)展