利用PCI局部總線實現BIade Server的數據交換

摘要：通過對刀片服務器基本概念、主要組成以及內部架構的分析和研究，針對刀片與主板之間的高速通信需求，采用PCI總線作為系統的數據通信協議，給出了PCI局部總線的詳細分析和設計流程，以及系統所采用的“PCI+FPGA+FLASH”方案的具體實現方法和步驟，最后給出了實際的測試驗證結果，相關結論，對設計PCI通信系統具有較強的借鑒意義。
關鍵詞：刀片服務器；主板；PCI；局部總線；FPGA

新一代機架式服務器Blade Server(刀片服務器)，應用iSCSI協議，通過TCP／IP實現網絡存儲，利用Intemet，可將SCSI數據包傳到地球上的任何地方。
筆者著眼于刀片服務器的內部構架和整體方案的介紹，主要論述了基于FPGA的刀片與主板之間PCI數據交換的具體實現方法。

1 刀片服務器系統構架
刀片服務器是一種HAHD(High Availability High Density，高可用高密度)的低成本服務器平臺，是專門為特殊應用行業和高密度計算機環境設計的。每一塊刀片均由“系統服務器主板+控制板”組成，可以遠程啟動Windows NT／2000、Linux、Solaris等操作系統。類似于獨立的服務器，每塊刀片可以沒有獨立硬盤來存儲數據，而是多個刀片共享一個Raid磁盤陣列。在該模式下，每個刀片運行自己的系統，服務于用戶指定的不同用戶群，相互之間沒有關聯，不過也可以通過系統軟件將這些刀片集合成一個服務器集群，在集群模式下，所有的刀片連接起來提供高速網絡環境，實現資源共享，為相同的用戶群服務。用戶若需提高整體性能，只需在集群中插入新的刀片即可。刀片可熱插拔，替換便捷，且維護時間減到最小。
機架中的服務器(刀片)可以通過智能KVM轉換板共享一套鍵盤、顯示器和鼠標，以訪問多臺服務器(刀片)，從而便于進行升級、維護和訪問服務器上的文件。單個刀片通過PCI總線連接至主板，刀片中據的傳輸和交換，均通過該通道進行，刀片的實際組成如圖1所示。

刀片在單機架系統中的位置如圖2所示。