Linux網(wǎng)絡(luò )存儲器的設計

1、硬件設計

　　硬件設計方框圖如圖1所示。

　　從圖1可看到，除CPU單元以外，網(wǎng)絡(luò )存儲器的實(shí)現主要包括兩個(gè)部分：I/O接口和存儲器接口。下面以CPU為中心，說(shuō)明這兩個(gè)接口的主要功能。

　?、買(mǎi)/O接口。這里指CPU與Ethernet的接口(以太網(wǎng)接口)。它采用PCI的方式與以太網(wǎng)相連，是進(jìn)入LAN(Local Area Network)的通道，在整個(gè)系統中負責發(fā)送或接收網(wǎng)絡(luò )上的數據包。

　?、诖鎯ζ鹘涌?。包括兩個(gè)方面：一是RAM接口，主要存儲數據，采用PCI接口方式;二是Flash接口，主要存儲操作系統及應用軟件，采用并口形式與CPU相連。

　?、鄞疟P(pán)冗余陣列卡(RAID)接口。包括與CPU的接口和與磁盤(pán)陣列的接口。磁盤(pán)陣列主要用來(lái)存儲網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)資料，CPU通過(guò)磁盤(pán)陣列卡對磁盤(pán)陣列進(jìn)行管理操作，允許一定的冗余來(lái)保證用戶(hù)數據的安全。

　　2、軟件設計

　　在整個(gè)軟件設計中，應選擇一個(gè)合適的操作系統。整個(gè)操作系統要求體積比較小、網(wǎng)絡(luò )功能比較強、適于裁減、能被嵌入到Flash中，并且有網(wǎng)絡(luò )管理和磁盤(pán)管理功能。針對這些要求，我們選擇Linux操作系統作為軟件平臺，對其內核進(jìn)行裁減，從而實(shí)現嵌入式網(wǎng)絡(luò )存儲器的功能。整個(gè)軟件實(shí)現可分為以下幾個(gè)部分。

　　2.1 Linux內核的裁減

　　(1)Linux內核簡(jiǎn)介

　　Linux內核主要由五部分構成：進(jìn)程調度、內存管理、虛擬文件系統、網(wǎng)絡(luò )接口以及進(jìn)程間通信。進(jìn)程調度負責控制進(jìn)程對CPU的訪(fǎng)問(wèn)，調度程序使用一種策略確保所有的進(jìn)程都能公平地訪(fǎng)問(wèn)CPU，并且確保內核在任意時(shí)刻能執行必要的硬件操作。內存管理負責管理系統的物理內存，實(shí)現多進(jìn)程安全地共享計算機的內存;另外內存管理支持虛擬內存，使進(jìn)程可以使用大于實(shí)際物理內存的內存地址空間，不用的內存址空間被導出到文件系統中，并在需要使用時(shí)再導回到物理內存中。虛擬文件系統通過(guò)將各種設備抽象為一種公共接口，屏蔽了各種硬件設備的細節。網(wǎng)絡(luò )接口實(shí)現了對各種網(wǎng)絡(luò )標準網(wǎng)絡(luò )硬件的訪(fǎng)問(wèn)。進(jìn)程間通信子系統實(shí)現了系統內進(jìn)程間的多種通信機制。