基于分布調(diào)度的FC交換機(jī)交換電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越多的將各種數(shù)據(jù)信息以不同的形態(tài)存放于網(wǎng)絡(luò)上，從而與周圍人實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享。網(wǎng)絡(luò)上信息容量的極具增加，對(duì)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)提出了更高的要求。作為網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)方式之一的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于具有數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。光纖通道協(xié)議的低延遲、高速率以及低誤碼率等能夠很好的滿足存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的要求。因此，大多數(shù)的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)都是基于光纖通道協(xié)議構(gòu)成的。在存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成中，光纖通道交換機(jī)

2、是核心設(shè)備。本文首先在光纖通道協(xié)議的基礎(chǔ)上，分析了光纖通道交換機(jī)所實(shí)現(xiàn)的協(xié)議層次，然后介紹了光纖通道交換機(jī)的結(jié)構(gòu)，光纖通道交換機(jī)分為數(shù)據(jù)幀交換層和管理層兩大部分，本文的主要工作是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀交換層中的交換電路。通過(guò)對(duì)交換電路排隊(duì)方式以及交換結(jié)構(gòu)的討論，本文交換電路的排隊(duì)方式采用VOQ形式的輸入排隊(duì)方式，交換結(jié)構(gòu)采用Buffered-Crossbar交換結(jié)構(gòu)。調(diào)度算法對(duì)交換機(jī)性能有著非常重要的影響，算法性能和硬件實(shí)現(xiàn)難易是衡量調(diào)度算法

3、的關(guān)鍵因素。本文利用OPNET軟件對(duì)交換電路進(jìn)行建模，然后在伯努利均勻與ON-OFF突發(fā)流量下，對(duì)目前比較常用的幾種調(diào)度算法進(jìn)行仿真，最后綜合考慮算法性能與硬件實(shí)現(xiàn)難易這兩方面因素后，輸入調(diào)度算法采用LQD_RR調(diào)度算法，輸出調(diào)度算法采用RR調(diào)度算法。
　　本研究把交換電路的設(shè)計(jì)分為路由模塊、輸入緩存模塊、輸入調(diào)度算法、交換結(jié)構(gòu)以及輸出調(diào)度算法5個(gè)部分。路由模塊通過(guò)提取數(shù)據(jù)幀中的D_ID字段，控制數(shù)據(jù)幀存入到相應(yīng)的輸入緩存中，輸入

4、調(diào)度算法讀取輸入緩存中的數(shù)據(jù)，并控制數(shù)據(jù)存入到交換結(jié)構(gòu)相應(yīng)的交叉點(diǎn)緩存中，輸出調(diào)度算法讀取交叉點(diǎn)緩存中的數(shù)據(jù)幀，并從輸出端口輸出。采用Verilog語(yǔ)言對(duì)交換電路的每個(gè)模塊進(jìn)行了RTL級(jí)描述，并用Modelsim軟件做了功能仿真，仿真結(jié)果表明每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)都是正確的，然后將各個(gè)功能模塊連接起來(lái)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明了交換電路整體設(shè)計(jì)的正確性，最后在QuartusⅡ環(huán)境下進(jìn)行綜合，用Alter Cyclone IVEFPGA開發(fā)板進(jìn)行驗(yàn)證