解析网络存储NAS系统嵌入式微处理器设计

时间:2013-01-08 09:39来源:51CTO 作者:adminjet 点击:
  随着计算机网络技术的飞速发展,网络服务器的使用进一步迈进,目前在网络存储领域,内商用市场上的网络存储NAS系统大都采用x86等成熟的硬件平台和商业化操作系统,成本昂贵、核心技术知识产权受保护。本文将介绍网络存储NAS系统的设计,以及把ARM9微处理器和源码开放的嵌入式Linux操作系统应用在网络存储领域,构建一个附网络存储NAS系统,拓展了ARM9微处理器的应用,也为NAS系统的发展提供了方向。
  网络存储NAS系统是一个具有专一功能的网络存储系统,可实现与网络设备直接连接,使客户机与存储器之间直接传送数据;结合具有开放式、强大和稳定的网络性能的嵌入式Linux操作系统,内置与网络连接所需的协议,能实现低成本、即插即用、管理和设置简单的存储系统。
  系统结构
  网络存储NAS系统把存储设备和网络接口集成在一起,直接通过网络存取数据,使其成为专用的网络文件存储及文件备份设备。因此,一个基本的NAS系统应包括基本的硬件设备、接口,操作系统,网络通信和上层应用程序4个部分。
  在硬件方面,系统采用32位的嵌入式微处理器EP9315作为主CPU。由于EP9315集成1/10/100Mbps的以太网LAN控制器,因此只需外接物理层(PHY)接口芯片,即可实现稳定、高效率的以太网接入。在操作系统方面,作为一个只需要实现网络存储和文件管理的系统,应该采用面向存储的专用操作系统。基于Linux强大和稳定的网络功能、源代码的开放性,系统选用嵌入式Linux作为NAS的操作系统;通过对Linux的裁剪,去掉许多通用的功能,能大大提高设备的性能。
  网络通信方面:由于NAS服务器采用Linux操作系统,客户机PC一般都是Windows系统,Linux系统支持TCP/IP协议,但是不支持NetBIOS(NetworkBasicInputandOutputSystem),因此两者之间的通信需要一个中介。本系统利用Samba来实现个功能。
  在应用程序方面:NAS设备的远程访问和管理以及数据传输,都需要相应的应用程序来支持;否则,即使将NAS接入网络中,对用户来说它也只是个无法访问的“黑箱”。本系统的应用程序实现了硬盘管理、用户和组管理、网络配置、系统时间设置、网络共享管理等。NAS系统设计框图如图1所示。
  系统硬件设技
  网络存储NAS系统采用CirrusLogic公司的ARM9系列的32位微处理器EP9315作为主控制器。
  EP9315主要特性介绍
  EP9315内嵌先进的运行于200MHz的ARM920T微处理器内核,内核工作电压为1.8V,输入/输出电压为3.3V;内部集成了一个高性能的1/10/100Mbps以太网媒体访问控制器(MAC),通过与支持MII接口的外置PHY(物理层接口)简单连接,系统即可实现高性能、低开销的Internet访问功能。
  在网络存储NAS系统中,EP9315的IDE接口可以支持与两个ATAPI工业标准兼容设备的连接,支持主模式和从模式,其内部的DMA控制器支持MultiwordDMA和UltraDMA模式的数据传输。EP9315的其他特性还有:通用存储器接口(SDRAM、SRAM、ROM和Flash),Raster/LCD接口,带12位A/D转换器的触摸屏接口,键盘接口,UART接口,3通道USB2.0全速主口,12通道DMA控制器等。其丰富的外围接口大大降低了系统开发费用。

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