基于FPGA的高速数据流存储控制系统设计
发布时间：2021-07-10 16:55
随着全球数字化进程的加速和大数据时代的到来,数据的存储显得尤为重要。纷繁复杂的应用向数据存储系统提出了各种不同层次的要求,这让数据存储系统面临着不小的挑战。目前,越来越多的中小企业大带宽存储应用提出了对大容量、高速存储、稳定可靠的数据存储需求。结合该市场需求,作者所在实习单位立项研发这类数据存储产品。作者负责该项目的前期研发工作,并在这方面展开了有益、深入研究。本文首先调研了存储系统的社会需求和和国内外研究现状,并分析了项目需求,对系统进行了方案设计,提出了一种实用高效的设计方案。基于该方案,提出了这样一个存储系统:一台由12块SCSI接口企业级机械硬盘组成的RAID 5存储阵列机架服务器,高性能存储服务光纤板卡作为高速数据流的控制及收发器件,利用x8 PCIe2.0接口与服务器进行数据通信,以Xilinx高性能Kintex-7系列FPGA作为主控制器,以及板载独立的64位DDR3 SDRAM作为大容量缓存,配置4通道10G光纤接口作为数据收发端口。存储系统采用软硬件相结合的方式、使用多队列乒乓操作的数据缓存,通过PCIe DMA Subsystem高效地将存储服务光纤板卡收到的高速数...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IBMflash系统900Fig.1.1IBMflashsystem900
西华大学硕士学位论文3每处理器包含多达24个内核，高达1.5TB的内存容量和多达32个12GbSAS-3端口；存储上可以实现PB级容量扩展，其磁盘存储容量可以从24TB扩展到11.5PB，闪存存储容量可以从16TB扩展至3.6PB。图1.2OracleZS7-2存储系统Fig.1.2OracleZS7-2storagesystem富士通（Fujitsu）是一家日本信息通信技术企业。如图1.3所示，富士通推出的ETERNUSAF650S3存储系统能提供领先的存储性能，可实现最大系统利用率[8]。它的高度可用性和强大的灾难恢复能力，让ETERNUSAF650成为适用于任何类型业务数据的理想存储系统。它传承和优化了ETERNUSDX标准架构，具备自动化服务质量、选择性使用重复数据删除/压缩等特点，强大的性能足以应对要求高数据率和低响应时间的所有应用。ETERNUSAF650存储系统对8KB块的随机访问性能高达92万IOPS，对128KB块的顺序访问性能可达最高每秒22GB，对于4KB块提供低于1毫秒的延迟。图1.3FUJITSUstorageETERNUSAF650S3存储系统Fig.1.3FUJITSUstorageETERNUSAF650S3storagesystem
西华大学硕士学位论文3每处理器包含多达24个内核，高达1.5TB的内存容量和多达32个12GbSAS-3端口；存储上可以实现PB级容量扩展，其磁盘存储容量可以从24TB扩展到11.5PB，闪存存储容量可以从16TB扩展至3.6PB。图1.2OracleZS7-2存储系统Fig.1.2OracleZS7-2storagesystem富士通（Fujitsu）是一家日本信息通信技术企业。如图1.3所示，富士通推出的ETERNUSAF650S3存储系统能提供领先的存储性能，可实现最大系统利用率[8]。它的高度可用性和强大的灾难恢复能力，让ETERNUSAF650成为适用于任何类型业务数据的理想存储系统。它传承和优化了ETERNUSDX标准架构，具备自动化服务质量、选择性使用重复数据删除/压缩等特点，强大的性能足以应对要求高数据率和低响应时间的所有应用。ETERNUSAF650存储系统对8KB块的随机访问性能高达92万IOPS，对128KB块的顺序访问性能可达最高每秒22GB，对于4KB块提供低于1毫秒的延迟。图1.3FUJITSUstorageETERNUSAF650S3存储系统Fig.1.3FUJITSUstorageETERNUSAF650S3storagesystem
【参考文献】：
期刊论文
[1]固态存储技术研究概述[J]. 牛艺霏,刘嵩岩,陈妍霖,刘欢,王晓雯. 计算机产品与流通. 2019(07)
[2]NVMe高速存储的FPGA实现[J]. 崔丹丹,宫永生. 微电子学与计算机. 2019(06)
[3]固态硬盘vs机械硬盘的数据存储之争[J]. 马建. 计算机与网络. 2019(02)
[4]浅析计算机硬盘技术发展与优化应用[J]. 权少亭,周慧宁,商欢,李超,燕昊,何娜. 电脑知识与技术. 2018(20)
[5]基于SFP的高速数据存储器的设计与研究[J]. 王丽娟,李锦明,温杰. 仪表技术与传感器. 2016(03)
[6]基于FPGA的高速收发器研究与设计[J]. 李晓昌,翟正军,黄梦玲. 测控技术. 2015(04)
[7]基于RocketIO的高速光收发器的设计与实现[J]. 吴宾,刘安良,赵楠,殷洪玺. 光通信技术. 2014(11)
[8]10 Gbit/s×4小型可插拔并行光收发模块的研制[J]. 高巍,万里兮,刘丰满,李志华,李宝霞,李君,宋见,相海飞,钟寒梅. 光电子.激光. 2011(08)
[9]10Gbit/s SFP+光收发模块[J]. 汪颖,王飚,辛华强,袁涛,许远忠. 光通信研究. 2009(03)
硕士论文
[1]基于闪存阵列的高速存储系统设计与实现[D]. 马文锐.西安电子科技大学 2018
[2]基于FPGA的存储控制器设计[D]. 付振凯.西安电子科技大学 2018
[3]基于FPGA高速存储研究与实现[D]. 徐其善.成都理工大学 2018
[4]基于NAND Flash阵列的高速大容量图像存储器设计[D]. 江旭东.中北大学 2016
[5]基于SATAⅡ固态硬盘的高速数据存储器的研究与设计[D]. 王丽娟.中北大学 2016
[6]基于FPGA的高速数据存储系统设计[D]. 刘召斌.哈尔滨工程大学 2016
[7]通用高速存储系统的设计与实现[D]. 程垚.西安电子科技大学 2015
[8]基于RapidIO的高速数据传输系统的设计与研究[D]. 袁伟.中国地质大学(北京) 2015
[9]高速大容量NAND FLASH存储系统的设计与实现[D]. 李晴.北京理工大学 2015
[10]高速大容量固态存储系统设计与实现[D]. 范晓星.西安电子科技大学 2014
本文编号：3276310
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IBMflash系统900Fig.1.1IBMflashsystem900
西华大学硕士学位论文3每处理器包含多达24个内核，高达1.5TB的内存容量和多达32个12GbSAS-3端口；存储上可以实现PB级容量扩展，其磁盘存储容量可以从24TB扩展到11.5PB，闪存存储容量可以从16TB扩展至3.6PB。图1.2OracleZS7-2存储系统Fig.1.2OracleZS7-2storagesystem富士通（Fujitsu）是一家日本信息通信技术企业。如图1.3所示，富士通推出的ETERNUSAF650S3存储系统能提供领先的存储性能，可实现最大系统利用率[8]。它的高度可用性和强大的灾难恢复能力，让ETERNUSAF650成为适用于任何类型业务数据的理想存储系统。它传承和优化了ETERNUSDX标准架构，具备自动化服务质量、选择性使用重复数据删除/压缩等特点，强大的性能足以应对要求高数据率和低响应时间的所有应用。ETERNUSAF650存储系统对8KB块的随机访问性能高达92万IOPS，对128KB块的顺序访问性能可达最高每秒22GB，对于4KB块提供低于1毫秒的延迟。图1.3FUJITSUstorageETERNUSAF650S3存储系统Fig.1.3FUJITSUstorageETERNUSAF650S3storagesystem
西华大学硕士学位论文3每处理器包含多达24个内核，高达1.5TB的内存容量和多达32个12GbSAS-3端口；存储上可以实现PB级容量扩展，其磁盘存储容量可以从24TB扩展到11.5PB，闪存存储容量可以从16TB扩展至3.6PB。图1.2OracleZS7-2存储系统Fig.1.2OracleZS7-2storagesystem富士通（Fujitsu）是一家日本信息通信技术企业。如图1.3所示，富士通推出的ETERNUSAF650S3存储系统能提供领先的存储性能，可实现最大系统利用率[8]。它的高度可用性和强大的灾难恢复能力，让ETERNUSAF650成为适用于任何类型业务数据的理想存储系统。它传承和优化了ETERNUSDX标准架构，具备自动化服务质量、选择性使用重复数据删除/压缩等特点，强大的性能足以应对要求高数据率和低响应时间的所有应用。ETERNUSAF650存储系统对8KB块的随机访问性能高达92万IOPS，对128KB块的顺序访问性能可达最高每秒22GB，对于4KB块提供低于1毫秒的延迟。图1.3FUJITSUstorageETERNUSAF650S3存储系统Fig.1.3FUJITSUstorageETERNUSAF650S3storagesystem
【参考文献】：
期刊论文
[1]固态存储技术研究概述[J]. 牛艺霏,刘嵩岩,陈妍霖,刘欢,王晓雯. 计算机产品与流通. 2019(07)
[2]NVMe高速存储的FPGA实现[J]. 崔丹丹,宫永生. 微电子学与计算机. 2019(06)
[3]固态硬盘vs机械硬盘的数据存储之争[J]. 马建. 计算机与网络. 2019(02)
[4]浅析计算机硬盘技术发展与优化应用[J]. 权少亭,周慧宁,商欢,李超,燕昊,何娜. 电脑知识与技术. 2018(20)
[5]基于SFP的高速数据存储器的设计与研究[J]. 王丽娟,李锦明,温杰. 仪表技术与传感器. 2016(03)
[6]基于FPGA的高速收发器研究与设计[J]. 李晓昌,翟正军,黄梦玲. 测控技术. 2015(04)
[7]基于RocketIO的高速光收发器的设计与实现[J]. 吴宾,刘安良,赵楠,殷洪玺. 光通信技术. 2014(11)
[8]10 Gbit/s×4小型可插拔并行光收发模块的研制[J]. 高巍,万里兮,刘丰满,李志华,李宝霞,李君,宋见,相海飞,钟寒梅. 光电子.激光. 2011(08)
[9]10Gbit/s SFP+光收发模块[J]. 汪颖,王飚,辛华强,袁涛,许远忠. 光通信研究. 2009(03)
硕士论文
[1]基于闪存阵列的高速存储系统设计与实现[D]. 马文锐.西安电子科技大学 2018
[2]基于FPGA的存储控制器设计[D]. 付振凯.西安电子科技大学 2018
[3]基于FPGA高速存储研究与实现[D]. 徐其善.成都理工大学 2018
[4]基于NAND Flash阵列的高速大容量图像存储器设计[D]. 江旭东.中北大学 2016
[5]基于SATAⅡ固态硬盘的高速数据存储器的研究与设计[D]. 王丽娟.中北大学 2016
[6]基于FPGA的高速数据存储系统设计[D]. 刘召斌.哈尔滨工程大学 2016
[7]通用高速存储系统的设计与实现[D]. 程垚.西安电子科技大学 2015
[8]基于RapidIO的高速数据传输系统的设计与研究[D]. 袁伟.中国地质大学(北京) 2015
[9]高速大容量NAND FLASH存储系统的设计与实现[D]. 李晴.北京理工大学 2015
[10]高速大容量固态存储系统设计与实现[D]. 范晓星.西安电子科技大学 2014
本文编号：3276310
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