專利名稱：一種基于soc技術(shù)的fc網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于光纖通道協(xié)議(Fiber Channel)的通信網(wǎng)絡(luò)交換和傳輸技術(shù)，具體涉及一種基于SOC技術(shù)的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
軍用航空電子系統(tǒng)簡稱航電是戰(zhàn)機(jī)的“大腦”，它承載了決定戰(zhàn)機(jī)性能的通信/導(dǎo)航/識別(CNI)、電子戰(zhàn)等絕大多數(shù)任務(wù)。隨著戰(zhàn)機(jī)任務(wù)需求的提高及電子技術(shù)的發(fā)展，機(jī)載電子系統(tǒng)各個功能區(qū)內(nèi)部和功能區(qū)之間都存在著各種傳輸要求，對帶寬和傳輸延時的要求越來越高。隨著綜合化的深入，采用統(tǒng)一的光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)成為航空電子系統(tǒng)內(nèi)部互聯(lián)的必然趨勢。光纖通道協(xié)議是美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議委員會(ANSI)下屬的X3T11工作小組制定的一種具有聞速串行能力的傳輸協(xié)議，具有聞可罪性、聞帶寬、實時性聞的特點(diǎn)。在眾多的候選標(biāo)準(zhǔn)中，光纖通道協(xié)議脫穎而出，成為下一代戰(zhàn)機(jī)航空電子系統(tǒng)的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。光纖通道數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是對FC機(jī)載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時顯示和存儲，以及對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行即時分析處理。監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以接收FC交換機(jī)發(fā)送的FC數(shù)據(jù)，還可以直接與另一個FC監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行互連。目前的商用光纖通道FC協(xié)議分析系統(tǒng)，如國外FINISAR公司、AM公司的產(chǎn)品，只能部分滿足光纖通道數(shù)據(jù)監(jiān)控需求，僅支持短時(約幾秒鐘的高速突發(fā)數(shù)據(jù))的監(jiān)控和分析，并且需要板載大容量DDR2SDRAM存儲器和工控計算機(jī)。通常的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方案如圖1所示，包括I個FC數(shù)據(jù)接口卡模塊、I個Intel多核工控計算機(jī)主板和一塊磁盤陣列卡，以及外加一個SATA2磁盤陣列。FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通過光纖進(jìn)入數(shù)據(jù)接口卡，在FC數(shù)據(jù)接口卡上經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換、緩存，經(jīng)PCI Express總線送入工控計算機(jī)，工控計算機(jī)通過應(yīng)用程序?qū)崟r分析過濾輸入數(shù)據(jù)，并根據(jù)用戶需要，選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過陣列卡存儲到磁盤陣列。采用上述方案時，為了實時處理高達(dá)4Gb/s的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，F(xiàn)C數(shù)據(jù)接口卡需要大容量的DDR2SDRAM存儲器作為緩存(一般至少1GBYTE);工控主板也必須是高性能的多核主板，才能對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行高速監(jiān)控存儲。上述方案有體積太大，功耗過高，成本高的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于SOC技術(shù)的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)及方法，是一種對FC機(jī)載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時存儲，以及對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行即時分析、數(shù)據(jù)包過濾和分類處理的監(jiān)控系統(tǒng)及方法。通過板載FPGA中設(shè)計的嵌入式microblaze處理器啟動DMA傳輸，以及高效率的流水線技術(shù)(避免了工控計算機(jī)的低效率、高功耗)，完成FC光纖通道接口到磁盤陣列的數(shù)據(jù)通道高速、無阻塞的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了高速監(jiān)控和存儲。既可以在功能上取代通常的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方案，又具有節(jié)約資源，體現(xiàn)低成本、低功耗、體積小的特點(diǎn)。其技術(shù)方案如下:
一種基于SOC技術(shù)的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，包括I塊帶FC光接口和固態(tài)硬盤接口(SATA2)的嵌入系統(tǒng)控制板、一個由兩塊固態(tài)硬盤組成的磁盤陣列。通過光纖通道進(jìn)入嵌入系統(tǒng)控制板的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，經(jīng)過光電變換、串并轉(zhuǎn)換，由FC協(xié)議處理模塊解析得到FC幀格式的數(shù)據(jù)，以下稱為數(shù)據(jù)幀。根據(jù)數(shù)據(jù)過濾配置方案的不同，數(shù)據(jù)幀分為兩種數(shù)據(jù)流向。第一種數(shù)據(jù)流向:由FPGA中設(shè)計的嵌入式microblaze處理器對輸入的數(shù)據(jù)巾貞進(jìn)行分析,選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀通過固態(tài)硬盤接口存儲到磁盤陣列中；第二種數(shù)據(jù)流向:數(shù)據(jù)幀先緩存到DDR2SDRAM存儲器，通過中斷信號將指定數(shù)據(jù)幀從USB3.0接口轉(zhuǎn)發(fā)至用戶處理板。USB3.0接口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)需要單獨(dú)的USB控制器芯片進(jìn)行控制。進(jìn)一步優(yōu)選，通過單個大容量FPGA主芯片實現(xiàn)多個固態(tài)硬盤的控制和FC光纖通道協(xié)議以及USB3.0通信管理，板載FPGA中設(shè)計的嵌入式microblaze處理器啟動DMA傳輸(避免了采用專用處理器)，以及高效率的流水線技術(shù)(避免了工控計算機(jī)的低效率、高功耗)，完成FC光纖通道接口到磁盤陣列的數(shù)據(jù)通道高速、無阻塞的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。降低了系統(tǒng)成本和功耗，實現(xiàn)在峰值數(shù)據(jù)速率(400MByte/s)下的長時間連續(xù)存儲的高性能，達(dá)到了高速度、低功耗、長時間監(jiān)控和存儲的應(yīng)用要求。一種基于SOC技術(shù)的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法，包括以下步驟:(I)上電后，F(xiàn)PGA從固態(tài)硬盤中加載啟動配置文件和過濾配置文件，解析文件內(nèi)容，配置啟動條件和數(shù)據(jù)幀過濾條件；(2)等待啟動幀，當(dāng)收到啟動幀時，開始記錄經(jīng)過數(shù)據(jù)過濾配置方案的數(shù)據(jù)幀；(3)根據(jù)數(shù)據(jù)過濾配置方案的不同，記錄的數(shù)據(jù)幀分為兩種數(shù)據(jù)流向:a、數(shù)據(jù)幀在數(shù)據(jù)過濾配置方案I的選擇下，過濾后的數(shù)據(jù)幀在嵌入式microblaze處理器的控制下，通過固態(tài)硬盤接口 SATA2實時地交替存儲至由兩塊固態(tài)硬盤構(gòu)成的磁盤陣列中；b、數(shù)據(jù)幀在數(shù)據(jù)過濾配置方案2的選擇下，過濾后的數(shù)據(jù)幀在DDR2SDRAM控制器的控制下，通過控制器接口緩存到DDR2SDRAM中，最終通過中斷或查詢方式，從USB3.0接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶處理板去顯示。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的技術(shù)方案既能滿足對FC網(wǎng)絡(luò)端口的長時間高速監(jiān)控和存儲的應(yīng)用需求，又能降低實現(xiàn)成本，不需要昂貴的大容量DDR2SDRAM存儲器以及工控計算機(jī)。


圖1為背景技術(shù)FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方案示意圖；圖2為本發(fā)明基于SOC技術(shù)的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的原理圖；圖3為本發(fā)明一種基于SOC技術(shù)的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。參照圖2，F(xiàn)C網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通過光纖通道進(jìn)入嵌入系統(tǒng)控制板，經(jīng)過FC光接口包含的光模塊進(jìn)行光電變換，得到的串行數(shù)據(jù)先由FPGA的I/O 口中的ISERDES模塊進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，再由FPGA中的FC協(xié)議處理模塊根據(jù)FC通信協(xié)議，得到FC幀格式的數(shù)據(jù)，以下稱為數(shù)據(jù)幀。經(jīng)過FC協(xié)議處理模塊解析后的數(shù)據(jù)幀，根據(jù)在FPGA中設(shè)計的數(shù)據(jù)過濾配置方案，分為兩種數(shù)據(jù)流向。第一種數(shù)據(jù)流向:數(shù)據(jù)幀通過一種數(shù)據(jù)過濾配置方案，由FPGA中設(shè)計的嵌入式microblaze處理器對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并根據(jù)用戶需要，選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過固態(tài)硬盤接口存儲到磁盤陣列中；第二種數(shù)據(jù)流向:數(shù)據(jù)幀通過另一種數(shù)據(jù)過濾配置方案，先緩存到板載DDR2SDRAM存儲器(緩存容量設(shè)置為32MB)，當(dāng)用戶處理板需要觀察指定數(shù)據(jù)幀時(指定的FC幀格式的數(shù)據(jù)由過濾配置方案選擇)，便產(chǎn)生一個中斷信號，通知嵌入系統(tǒng)控制板將指定數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)至用戶處理板。FPGA先將緩存到DDR2SDRAM中的數(shù)據(jù)幀取出來，然后通過USB3.0接口將用戶指定的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到用戶處理板進(jìn)行顯示。USB3.0接口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)需要單獨(dú)的USB控制器芯片進(jìn)行控制。實施方式的難點(diǎn)和創(chuàng)新之處是利用FPGA內(nèi)部豐富的邏輯資源，通過硬件編程，完全基于自主技術(shù)和單個FPGA芯片來設(shè)計(采用國外現(xiàn)成的商用芯片，知識產(chǎn)權(quán)受制于人)，實現(xiàn)系統(tǒng)所需FC協(xié)議處理模塊、SATA協(xié)議處理模塊，以及相應(yīng)的橋接模塊。利用I/O 口的ISERDES資源設(shè)計串并轉(zhuǎn)換模塊，實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)到并行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，通過FC協(xié)議處理模塊得到FC幀格式的數(shù)據(jù)；對軟CPU核編程來實現(xiàn)嵌入式microblaze處理器，避免使用專用處理器，對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，控制數(shù)據(jù)交替存儲到由兩塊固態(tài)硬盤構(gòu)成的磁盤陣列。參照圖3，一種基于SOC技術(shù)的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法，包括以下步驟:(I)上電后，F(xiàn)PGA從固態(tài)硬盤中加載啟動配置文件和過濾配置文件，解析文件內(nèi)容，配置啟動條件和數(shù)據(jù)幀過濾條件；(2)等待啟動幀，當(dāng)收到啟動幀時，開始記錄經(jīng)過數(shù)據(jù)過濾配置方案的數(shù)據(jù)幀；(3)根據(jù)數(shù)據(jù)過濾配置方案的不同，記錄的數(shù)據(jù)幀分為兩種數(shù)據(jù)流向:a、數(shù)據(jù)幀在數(shù)據(jù)過濾配置方案I的選擇下，過濾后的數(shù)據(jù)幀在嵌入式microblaze處理器的控制下，通過固態(tài)硬盤接口 SATA2實時地交替存儲至由兩塊固態(tài)硬盤構(gòu)成的磁盤陣列中；b、數(shù)據(jù)幀在數(shù)據(jù)過濾配置方案2的選擇下，過濾后的數(shù)據(jù)幀在DDR2SDRAM控制器的控制下，通過控制器接口緩存到DDR2SDRAM中，最終通過中斷或查詢方式，從USB3.0接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶處理板去顯示。以上所述，僅為本發(fā)明最佳實施方式，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于SOC技術(shù)的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括I塊帶FC光接口和固態(tài)硬盤接口(SATA2)的嵌入系統(tǒng)控制板、一個由兩塊固態(tài)硬盤組成的磁盤陣列，通過光纖通道進(jìn)入嵌入系統(tǒng)控制板的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，經(jīng)過光電變換、串并轉(zhuǎn)換，由FC協(xié)議處理模塊解析得到FC幀格式的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)幀，根據(jù)數(shù)據(jù)過濾配置方案的不同，數(shù)據(jù)幀分為兩種數(shù)據(jù)流向；第一種數(shù)據(jù)流向:由FPGA中設(shè)計的嵌入式microblaze處理器對輸入的數(shù)據(jù)巾貞進(jìn)行分析，選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀通過固態(tài)硬盤接口存儲到磁盤陣列中；第二種數(shù)據(jù)流向:數(shù)據(jù)幀先緩存到DDR2SDRAM存儲器，通過中斷信號將指定數(shù)據(jù)幀從USB3.0接口轉(zhuǎn)發(fā)至用戶處理板。
2.一種基于SOC技術(shù)的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)上電后，F(xiàn)PGA從固態(tài)硬盤中加載啟動配置文件和過濾配置文件，解析文件內(nèi)容，配置啟動條件和數(shù)據(jù)幀過濾條件； (2)等待啟動幀，當(dāng)收到啟動幀時，開始記錄經(jīng)過數(shù)據(jù)過濾配置方案的數(shù)據(jù)幀； (3)根據(jù)數(shù)據(jù)過濾配置方案的不同，記錄的數(shù)據(jù)幀分為兩種數(shù)據(jù)流向: a、數(shù)據(jù)幀在數(shù)據(jù)過濾配置方案I的選擇下，過濾后的數(shù)據(jù)幀在嵌入式microblaze處理器的控制下，通過固態(tài)硬盤接口 SATA2實時地交替存儲至由兩塊固態(tài)硬盤構(gòu)成的磁盤陣列中； b、數(shù)據(jù)幀在數(shù)據(jù)過濾配置方案2的選擇下，過濾后的數(shù)據(jù)幀在DDR2SDRAM控制器的控制下，通過控制器接口緩存到DDR2SDRAM中，最終通過中斷或查詢方式，從USB3.0接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶處理板去顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于SOC技術(shù)的FC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)及方法，包括一個基于SOC技術(shù)的嵌入系統(tǒng)控制板，包含兩個FC光接口，和與之相連的兩塊固態(tài)硬盤，構(gòu)成一個FC光纖通道接口到磁盤陣列的高速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。實現(xiàn)高速度、低功耗、長時間監(jiān)控和存儲的應(yīng)用要求。
文檔編號H04L29/08GK103107923SQ20131006077
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者胡鋼, 邱昆, 凌云, 張品 申請人:成都成電光信科技有限責(zé)任公司