Linux網絡存儲器的設計

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，網絡存儲器的實現主要包括兩個部分：I/O接口和存儲器接口。下面以CPU為中心，說明這兩個接口的主要功能。

　　①I/O接口。這里指CPU與Ethernet的接口(以太網接口)。它采用PCI的方式與以太網相連，是進入LAN(Local Area Network)的通道，在整個系統中負責發送或接收網絡上的數據包。

　　②存儲器接口。包括兩個方面：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。

　　③磁盤冗余陣列卡(RAID)接口。包括與CPU的接口和與磁盤陣列的接口。磁盤陣列主要用來存儲網絡用戶資料，CPU通過磁盤陣列卡對磁盤陣列進行管理操作，允許一定的冗余來保證用戶數據的安全。

　　2、軟件設計

　　在整個軟件設計中，應選擇一個合適的操作系統。整個操作系統要求體積比較小、網絡功能比較強、適于裁減、能被嵌入到Flash中，并且有網絡管理和磁盤管理功能。針對這些要求，我們選擇Linux操作系統作為軟件平臺，對其內核進行裁減，從而實現嵌入式網絡存儲器的功能。整個軟件實現可分為以下幾個部分。

　　2.1 Linux內核的裁減

　　(1)Linux內核簡介

　　Linux內核主要由五部分構成：進程調度、內存管理、虛擬文件系統、網絡接口以及進程間通信。進程調度負責控制進程對CPU的訪問，調度程序使用一種策略確保所有的進程都能公平地訪問CPU，并且確保內核在任意時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，實現多進程安全地共享計算機的內存;另外內存管理支持虛擬內存，使進程可以使用大于實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，并在需要使用時再導回到物理內存中。虛擬文件系統通過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。網絡接口實現了對各種網絡標準網絡硬件的訪問。進程間通信子系統實現了系統內進程間的多種通信機制。