一种高速FC交换机的关键技术研究
发布时间：2022-07-11 12:52
光纤通道（Fiber Channel,FC）交换机是存储区域网络和航空电子系统网络的核心设备,其关键技术包括:数据排队结构、交换结构和调度算法。存储区域网络中的数据流量十分庞大,传统的Internet协议无法满足快速传输大量数据的要求,而FC协议具有低延时、高速率、抗干扰能力强的特点,能够支持海量数据传输。航空电子系统网络对数据传输的实时性、带宽和可靠性要求非常高,FC协议可以满足航电网络的使用需求。FC交换机以FC协议为基础,FC交换机直接决定了存储区域网络和航空电子系统网络的性能,本文将围绕FC交换机的三个关键技术展开研究。本文以国内某研究所横向课题为背景,深入研究了数据排队结构、交换结构和调度算法对FC交换机的时延、吞吐率、公平性、带宽利用率等性能的影响。在理论研究的基础上,对现有的VOQ数据排队结构和iSLIP调度算法进行了改进,基于单片FPGA设计和实现了一种高性能、大容量的48口FC交换机。经过功能仿真和实验验证,该交换机功能正常,性能与常规交换机相比有一定提升,为后续实现交换机的专用集成电路（ASIC）提供了技术基础。论文的主要工作和创新点如下:（1）研究FC协议的分层结...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文的研究内容及结构
第二章 光纤通道协议概述
2.1 FC协议分层结构
2.2 FC协议数据帧格式
2.3 FC协议流量控制策略
2.4 FC协议服务类型
2.5 FC协议拓扑结构
2.6 本章小结
第三章 FC交换机的结构与调度算法研究
3.1 FC交换机的结构
3.1.1 Crossbar交换结构
3.1.2 输入排队交换结构
3.1.3 输出排队交换结构
3.1.4 输入-输出联合排队交换结构
3.1.5 输入-交叉点联合排队交换结构
3.2 FC交换机的调度算法研究
3.2.1 交换机调度算法的数学模型
3.2.2 PIM调度算法
3.2.3 RRM调度算法
3.2.4 iSLIP调度算法
3.3 一种基于共享缓存的VOQ结构
3.4 一种改进的iSLIP调度算法
3.4.1 基于关联指针的iSLIP调度算法
3.4.2 指针关联算法
3.5 本章小结
第四章 FC交换机的设计与实现
4.1 FC交换机硬件平台设计
4.2 FC交换机功能模块设计
4.2.1 端口控制模块设计
4.2.1.1 发送控制器
4.2.1.2 接收控制器
4.2.1.3 端口链路控制器
4.2.1.4 流量控制模块
4.2.2 数据帧发送与接收模块设计
4.2.3 路由查表模块设计
4.2.4 共享缓存管理模块设计
4.2.5 调度模块设计
4.2.5.1 指针关联模块
4.2.5.2 请求状态机
4.2.5.3 授权状态机
4.2.5.4 接受状态机
4.2.6 速率切换模块设计
4.2.7 监控模块设计
4.2.7.1 输入输出监控
4.2.7.2 消息监控
4.3 PC端管理软件设计
4.4 本章小结
第五章 FC交换机的功能仿真与实验验证
5.1 系统功能仿真
5.1.1 端口控制模块仿真
5.1.2 路由查表模块仿真
5.1.3 调度模块仿真
5.1.4 监控模块仿真
5.1.5 单播与组播功能仿真
5.1.6 系统整体功能仿真
5.2 系统整体实现
5.2.1 FC交换机硬件平台实现
5.2.2 PC端管理软件实现
5.3 系统实验验证
5.3.1 功能测试
5.3.1.1 单播与路由重构功能测试
5.3.1.2 组播功能测试
5.3.1.3 速率切换功能测试
5.3.1.4 监控功能测试
5.3.1.5 时间同步功能测试
5.3.2 性能测试与分析
5.3.2.1 缓存利用率性能
5.3.2.2 带宽利用率性能
5.3.2.3 吞吐率与时延性能
5.3.2.4 实验结果讨论
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
在研期间参加课题及发表论文
本文编号：3658197
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文的研究内容及结构
第二章 光纤通道协议概述
2.1 FC协议分层结构
2.2 FC协议数据帧格式
2.3 FC协议流量控制策略
2.4 FC协议服务类型
2.5 FC协议拓扑结构
2.6 本章小结
第三章 FC交换机的结构与调度算法研究
3.1 FC交换机的结构
3.1.1 Crossbar交换结构
3.1.2 输入排队交换结构
3.1.3 输出排队交换结构
3.1.4 输入-输出联合排队交换结构
3.1.5 输入-交叉点联合排队交换结构
3.2 FC交换机的调度算法研究
3.2.1 交换机调度算法的数学模型
3.2.2 PIM调度算法
3.2.3 RRM调度算法
3.2.4 iSLIP调度算法
3.3 一种基于共享缓存的VOQ结构
3.4 一种改进的iSLIP调度算法
3.4.1 基于关联指针的iSLIP调度算法
3.4.2 指针关联算法
3.5 本章小结
第四章 FC交换机的设计与实现
4.1 FC交换机硬件平台设计
4.2 FC交换机功能模块设计
4.2.1 端口控制模块设计
4.2.1.1 发送控制器
4.2.1.2 接收控制器
4.2.1.3 端口链路控制器
4.2.1.4 流量控制模块
4.2.2 数据帧发送与接收模块设计
4.2.3 路由查表模块设计
4.2.4 共享缓存管理模块设计
4.2.5 调度模块设计
4.2.5.1 指针关联模块
4.2.5.2 请求状态机
4.2.5.3 授权状态机
4.2.5.4 接受状态机
4.2.6 速率切换模块设计
4.2.7 监控模块设计
4.2.7.1 输入输出监控
4.2.7.2 消息监控
4.3 PC端管理软件设计
4.4 本章小结
第五章 FC交换机的功能仿真与实验验证
5.1 系统功能仿真
5.1.1 端口控制模块仿真
5.1.2 路由查表模块仿真
5.1.3 调度模块仿真
5.1.4 监控模块仿真
5.1.5 单播与组播功能仿真
5.1.6 系统整体功能仿真
5.2 系统整体实现
5.2.1 FC交换机硬件平台实现
5.2.2 PC端管理软件实现
5.3 系统实验验证
5.3.1 功能测试
5.3.1.1 单播与路由重构功能测试
5.3.1.2 组播功能测试
5.3.1.3 速率切换功能测试
5.3.1.4 监控功能测试
5.3.1.5 时间同步功能测试
5.3.2 性能测试与分析
5.3.2.1 缓存利用率性能
5.3.2.2 带宽利用率性能
5.3.2.3 吞吐率与时延性能
5.3.2.4 实验结果讨论
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
在研期间参加课题及发表论文
本文编号：3658197
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3658197.html
