解析網(wǎng)絡(luò )存儲NAS系統嵌入式微處理器設計

隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器的使用進(jìn)一步邁進(jìn)，目前在網(wǎng)絡(luò )存儲領(lǐng)域，內商用市場(chǎng)上的網(wǎng)絡(luò )存儲NAS系統大都采用x86等成熟的硬件平臺和商業(yè)化操作系統，成本昂貴、核心技術(shù)知識產(chǎn)權受保護。本文將介紹網(wǎng)絡(luò )存儲NAS系統的設計，以及把ARM9微處理器和源碼開(kāi)放的嵌入式Linux操作系統應用在網(wǎng)絡(luò )存儲領(lǐng)域，構建一個(gè)附網(wǎng)絡(luò )存儲NAS系統，拓展了ARM9微處理器的應用，也為NAS系統的發(fā)展提供了方向。

網(wǎng)絡(luò )存儲NAS系統是一個(gè)具有專(zhuān)一功能的網(wǎng)絡(luò )存儲系統，可實(shí)現與網(wǎng)絡(luò )設備直接連接，使客戶(hù)機與存儲器之間直接傳送數據;結合具有開(kāi)放式、強大和穩定的網(wǎng)絡(luò )性能的嵌入式Linux操作系統，內置與網(wǎng)絡(luò )連接所需的協(xié)議，能實(shí)現低成本、即插即用、管理和設置簡(jiǎn)單的存儲系統。

系統結構

網(wǎng)絡(luò )存儲NAS系統把存儲設備和網(wǎng)絡(luò )接口集成在一起，直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò )存取數據，使其成為專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò )文件存儲及文件備份設備。因此，一個(gè)基本的NAS系統應包括基本的硬件設備、接口，操作系統，網(wǎng)絡(luò )通信和上層應用程序4個(gè)部分。

在硬件方面，系統采用32位的嵌入式微處理器EP9315作為主CPU。由于EP9315集成1/10/100Mbps的以太網(wǎng)LAN控制器，因此只需外接物理層(PHY)接口芯片，即可實(shí)現穩定、高效率的以太網(wǎng)接入。在操作系統方面，作為一個(gè)只需要實(shí)現網(wǎng)絡(luò )存儲和文件管理的系統，應該采用面向存儲的專(zhuān)用操作系統?；贚inux強大和穩定的網(wǎng)絡(luò )功能、源代碼的開(kāi)放性，系統選用嵌入式Linux作為NAS的操作系統;通過(guò)對Linux的裁剪，去掉許多通用的功能，能大大提高設備的性能。

網(wǎng)絡(luò )通信方面：由于NAS服務(wù)器采用Linux操作系統，客戶(hù)機PC一般都是Windows系統，Linux系統支持TCP/IP協(xié)議,但是不支持NetBIOS(NetworkBasicInputandOutputSystem)，因此兩者之間的通信需要一個(gè)中介。本系統利用Samba來(lái)實(shí)現個(gè)功能。

在應用程序方面：NAS設備的遠程訪(fǎng)問(wèn)和管理以及數據傳輸，都需要相應的應用程序來(lái)支持;否則，即使將NAS接入網(wǎng)絡(luò )中，對用戶(hù)來(lái)說(shuō)它也只是個(gè)無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)的“黑箱”。本系統的應用程序實(shí)現了硬盤(pán)管理、用戶(hù)和組管理、網(wǎng)絡(luò )配置、系統時(shí)間設置、網(wǎng)絡(luò )共享管理等。NAS系統設計框圖如圖1所示。

系統硬件設技

網(wǎng)絡(luò )存儲NAS系統采用CirrusLogic公司的ARM9系列的32位微處理器EP9315作為主控制器。

EP9315主要特性介紹

EP9315內嵌先進(jìn)的運行于200MHz的ARM920T微處理器內核，內核工作電壓為1.8V，輸入/輸出電壓為3.3V;內部集成了一個(gè)高性能的1/10/100Mbps以太網(wǎng)媒體訪(fǎng)問(wèn)控制器(MAC)，通過(guò)與支持MII接口的外置PHY(物理層接口)簡(jiǎn)單連接，系統即可實(shí)現高性能、低開(kāi)銷(xiāo)的Internet訪(fǎng)問(wèn)功能。

在網(wǎng)絡(luò )存儲NAS系統中，EP9315的IDE接口可以支持與兩個(gè)ATAPI工業(yè)標準兼容設備的連接，支持主模式和從模式，其內部的DMA控制器支持MultiwordDMA和UltraDMA模式的數據傳輸。EP9315的其他特性還有：通用存儲器接口(SDRAM、SRAM、ROM和Flash)，Raster/LCD接口，帶12位A/D轉換器的觸摸屏接口，鍵盤(pán)接口，UART接口，3通道USB2.0全速主口，12通道DMA控制器等。其豐富的外圍接口大大降低了系統開(kāi)發(fā)費用。