解析網(wǎng)絡(luò)存儲NAS系統(tǒng)嵌入式微處理器設(shè)計(jì)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的使用進(jìn)一步邁進(jìn)，目前在網(wǎng)絡(luò)存儲領(lǐng)域，內(nèi)商用市場上的網(wǎng)絡(luò)存儲NAS系統(tǒng)大都采用x86等成熟的硬件平臺和商業(yè)化操作系統(tǒng)，成本昂貴、核心技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)受保護(hù)。本文將介紹網(wǎng)絡(luò)存儲NAS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及把ARM9微處理器和源碼開放的嵌入式Linux操作系統(tǒng)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)存儲領(lǐng)域，構(gòu)建一個(gè)附網(wǎng)絡(luò)存儲NAS系統(tǒng)，拓展了ARM9微處理器的應(yīng)用，也為NAS系統(tǒng)的發(fā)展提供了方向。

網(wǎng)絡(luò)存儲NAS系統(tǒng)是一個(gè)具有專一功能的網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備直接連接，使客戶機(jī)與存儲器之間直接傳送數(shù)據(jù);結(jié)合具有開放式、強(qiáng)大和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)性能的嵌入式Linux操作系統(tǒng)，內(nèi)置與網(wǎng)絡(luò)連接所需的協(xié)議，能實(shí)現(xiàn)低成本、即插即用、管理和設(shè)置簡單的存儲系統(tǒng)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)存儲NAS系統(tǒng)把存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)接口集成在一起，直接通過網(wǎng)絡(luò)存取數(shù)據(jù)，使其成為專用的網(wǎng)絡(luò)文件存儲及文件備份設(shè)備。因此，一個(gè)基本的NAS系統(tǒng)應(yīng)包括基本的硬件設(shè)備、接口，操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通信和上層應(yīng)用程序4個(gè)部分。

在硬件方面，系統(tǒng)采用32位的嵌入式微處理器EP9315作為主CPU。由于EP9315集成1/10/100Mbps的以太網(wǎng)LAN控制器，因此只需外接物理層(PHY)接口芯片，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效率的以太網(wǎng)接入。在操作系統(tǒng)方面，作為一個(gè)只需要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲和文件管理的系統(tǒng)，應(yīng)該采用面向存儲的專用操作系統(tǒng)?；贚inux強(qiáng)大和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)功能、源代碼的開放性，系統(tǒng)選用嵌入式Linux作為NAS的操作系統(tǒng);通過對Linux的裁剪，去掉許多通用的功能，能大大提高設(shè)備的性能。

網(wǎng)絡(luò)通信方面：由于NAS服務(wù)器采用Linux操作系統(tǒng)，客戶機(jī)PC一般都是Windows系統(tǒng)，Linux系統(tǒng)支持TCP/IP協(xié)議,但是不支持NetBIOS(NetworkBasicInputandOutputSystem)，因此兩者之間的通信需要一個(gè)中介。本系統(tǒng)利用Samba來實(shí)現(xiàn)個(gè)功能。

在應(yīng)用程序方面：NAS設(shè)備的遠(yuǎn)程訪問和管理以及數(shù)據(jù)傳輸，都需要相應(yīng)的應(yīng)用程序來支持;否則，即使將NAS接入網(wǎng)絡(luò)中，對用戶來說它也只是個(gè)無法訪問的“黑箱”。本系統(tǒng)的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)了硬盤管理、用戶和組管理、網(wǎng)絡(luò)配置、系統(tǒng)時(shí)間設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)共享管理等。NAS系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

系統(tǒng)硬件設(shè)技

網(wǎng)絡(luò)存儲NAS系統(tǒng)采用CirrusLogic公司的ARM9系列的32位微處理器EP9315作為主控制器。

EP9315主要特性介紹

EP9315內(nèi)嵌先進(jìn)的運(yùn)行于200MHz的ARM920T微處理器內(nèi)核，內(nèi)核工作電壓為1.8V，輸入/輸出電壓為3.3V;內(nèi)部集成了一個(gè)高性能的1/10/100Mbps以太網(wǎng)媒體訪問控制器(MAC)，通過與支持MII接口的外置PHY(物理層接口)簡單連接，系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)高性能、低開銷的Internet訪問功能。

在網(wǎng)絡(luò)存儲NAS系統(tǒng)中，EP9315的IDE接口可以支持與兩個(gè)ATAPI工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兼容設(shè)備的連接，支持主模式和從模式，其內(nèi)部的DMA控制器支持MultiwordDMA和UltraDMA模式的數(shù)據(jù)傳輸。EP9315的其他特性還有：通用存儲器接口(SDRAM、SRAM、ROM和Flash)，Raster/LCD接口，帶12位A/D轉(zhuǎn)換器的觸摸屏接口，鍵盤接口，UART接口，3通道USB2.0全速主口，12通道DMA控制器等。其豐富的外圍接口大大降低了系統(tǒng)開發(fā)費(fèi)用。