解析網絡存儲NAS系統嵌入式微處理器設計

隨著計算機網絡技術的飛速發展，網絡服務器的使用進一步邁進，目前在網絡存儲領域，內商用市場上的網絡存儲NAS系統大都采用x86等成熟的硬件平臺和商業化操作系統，成本昂貴、核心技術知識產權受保護。本文將介紹網絡存儲NAS系統的設計，以及把ARM9微處理器和源碼開放的嵌入式Linux操作系統應用在網絡存儲領域，構建一個附網絡存儲NAS系統，拓展了ARM9微處理器的應用，也為NAS系統的發展提供了方向。

網絡存儲NAS系統是一個具有專一功能的網絡存儲系統，可實現與網絡設備直接連接，使客戶機與存儲器之間直接傳送數據;結合具有開放式、強大和穩定的網絡性能的嵌入式Linux操作系統，內置與網絡連接所需的協議，能實現低成本、即插即用、管理和設置簡單的存儲系統。

系統結構

網絡存儲NAS系統把存儲設備和網絡接口集成在一起，直接通過網絡存取數據，使其成為專用的網絡文件存儲及文件備份設備。因此，一個基本的NAS系統應包括基本的硬件設備、接口，操作系統，網絡通信和上層應用程序4個部分。

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LAN控制器，因此只需外接物理層(PHY)接口芯片，即可實現穩定、高效率的以太網接入。在操作系統方面，作為一個只需要實現網絡存儲和文件管理的系統，應該采用面向存儲的專用操作系統。基于Linux強大和穩定的網絡功能、源代碼的開放性，系統選用嵌入式Linux作為NAS的操作系統;通過對Linux的裁剪，去掉許多通用的功能，能大大提高設備的性能。

網絡通信方面：由于NAS服務器采用Linux操作系統，客戶機PC一般都是Windows系統，Linux系統支持TCP/IP協議,但是不支持NetBIOS(NetworkBasicInputandOutputSystem)，因此兩者之間的通信需要一個中介。本系統利用Samba來實現個功能。

在應用程序方面：NAS設備的遠程訪問和管理以及數據傳輸，都需要相應的應用程序來支持;否則，即使將NAS接入網絡中，對用戶來說它也只是個無法訪問的“黑箱”。本系統的應用程序實現了硬盤管理、用戶和組管理、網絡配置、系統時間設置、網絡共享管理等。NAS系統設計框圖如圖1所示。

系統硬件設技

網絡存儲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;內部集成了一個高性能的1/10/100Mbps以太網媒體訪問控制器(MAC)，通過與支持MII接口的外置PHY(物理層接口)簡單連接，系統即可實現高性能、低開銷的Internet訪問功能。

在網絡存儲NAS系統中，EP9315的IDE接口可以支持與兩個ATAPI工業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發費用。