FC协议处理引擎优化及RocketIO桥接技术研究

发布时间：2017-03-23 02:20

  本文关键词：FC协议处理引擎优化及RocketIO桥接技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光纤通道(Fibre Channel, FC)是一种高速串行传输协议,具有高可靠性、低延迟、大容量的特点,是区域存储网络(Storage Area Network,SAN)和航空电子系统的支撑技术。研究高效可靠的FC协议处理引擎和用户协议与FC协议的桥接技术具有重要的实际应用价值。本文主要目标是研究FC协议处理引擎的优化及RocketIO桥接技术。本文在高性能FPGA和嵌入式处理器为基础的软硬件协同处理平台上,通过对FC协议处理引擎并发多序列管理、多通道支持、序列超时管理的优化,实现了支持4通道4.25Gbps FC协议的协议处理引擎；通过对RocketIO桥接技术的研究,实现了2路3.125Gbps RocketIO自定义协议与2路4.25Gbps FC协议的一对一协议转换,并支持容错处理、动态路由配置、登录认证功能。实验结果表明：优化后的FC协议处理引擎单通道通信时最大带宽为389.99MB/s,实际带宽利用率为96.22%,并支持四通道同时通信；RocketIO-FC桥接模块支持最大带宽为296.05MB/s, FC实际带宽利用率为73.04%,RocketIO实际带宽利用率为99.34%,对错误处理、动态路由配置、登录认证的支持达到预期效果。
【关键词】：光纤通道 协议处理引擎 RocketIO技术 协议转换
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN915.04
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 绪论14-18
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 国内外现状15-16
• 1.3 论文主要内容16-18
• 2 协议介绍18-28
• 2.1 FC协议概述18-25
• 2.1.1 FC协议的特点18-19
• 2.1.2 FC协议分层结构19-20
• 2.1.3 FC协议的流控20-22
• 2.1.4 FC协议帧格式22-25
• 2.2 RocketIO协议概述25-26
• 2.2.1 RocketIO技术及其特点25-26
• 2.2.2 RocketIO自定义协议26
• 2.3 本章小结26-28
• 3 FC协议处理引擎优化设计28-58
• 3.1 FC协议处理引擎优化需求分析28-30
• 3.1.1 软硬件划分28-29
• 3.1.2 优化设计目标29-30
• 3.2 FC协议处理引擎系统构架30-42
• 3.2.1 硬件电路构架30-39
• 3.2.2 硬件逻辑设计39-41
• 3.2.3 软件设计41-42
• 3.3 并发多序列管理的研究与优化42-51
• 3.3.1 序列描述符42
• 3.3.2 基于CAM的序列描述符寻址42-44
• 3.3.3 哈希算法的硬件实现与冲突解决44-49
• 3.3.4 基于哈希算法的序列描述符寻址49-51
• 3.3.5 两种寻址方式的比较51
• 3.4 多通道支持优化51-54
• 3.4.1 4路FC选择方案51-53
• 3.4.2 2路PCIE选择方案53-54
• 3.5 序列超时管理优化54-57
• 3.5.1 基于并行计时的超时管理54-55
• 3.5.2 基于串行计时的超时管理55-56
• 3.5.3 两种序列超时管理方式的比较56-57
• 3.6 本章小结57-58
• 4 RocketIO-FC桥接设计58-82
• 4.1 桥接设计方案研究58-63
• 4.1.1 设计目标58-59
• 4.1.2 协议对比分析59-60
• 4.1.3 容错处理方案60-61
• 4.1.4 路由寻址61-62
• 4.1.5 登录认证62-63
• 4.2 硬件电路构架63-66
• 4.2.1 PPC440简介64-65
• 4.2.2 系统启动过程65-66
• 4.3 硬件逻辑设计66-78
• 4.3.1 硬件逻辑总体设计66-67
• 4.3.2 RocketIO接收模块设计67-68
• 4.3.3 FC组帧模块设计68-70
• 4.3.4 ELS发送模块70-71
• 4.3.5 FC发送模块设计71-73
• 4.3.6 FC接收模块设计73-74
• 4.3.7 ELS接收模块设计74-76
• 4.3.8 RocketIO发送模块设计76-78
• 4.4 软硬件交互设计78-80
• 4.4.1 寄存器读写设计79
• 4.4.2 FC扩展链路服务帧(ELS)收发79-80
• 4.5 本章小结80-82
• 5 验证与测试82-96
• 5.1 FC协议处理引擎优化验证测试82-87
• 5.1.1 测试平台82-83
• 5.1.2 哈希寻址仿真测试83-84
• 5.1.3 多通道仿真测试84-85
• 5.1.4 超时管理测试85-86
• 5.1.5 带宽性能测试86-87
• 5.2 RocketIO-FC桥接验证测试87-95
• 5.2.1 测试平台87-88
• 5.2.2 数据收发正确性测试88-89
• 5.2.3 多通道测试89-90
• 5.2.4 容错能力测试90-91
• 5.2.5 网络管理测试91-95
• 5.2.6 带宽性能测试95
• 5.3 本章小结95-96
• 6 总结与展望96-98
• 6.1 本文总结96
• 6.2 未来工作展望96-98
• 参考文献98-101
• 作者简历101

【参考文献】

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