基于Ixp425的集群系統(tǒng)底層設(shè)計(jì).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)的快速發(fā)展,用高速網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將多臺普通PC連接在一起構(gòu)成的集群系統(tǒng),可以獲得高性/價比的計(jì)算服務(wù)。集群系統(tǒng)被越來越多的用戶所接受。它也成了高性能計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的一個重要分支。通過對集群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟硬件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),使集群系統(tǒng)能夠體現(xiàn)出高性能、高可用性,以及很好的可擴(kuò)展性。集群的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要根據(jù)具體應(yīng)用定制,軟件模塊的設(shè)計(jì)則是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上來完成的。軟件模塊設(shè)計(jì)涉及到網(wǎng)絡(luò)通訊、分布式緩存、負(fù)載均衡以及高可用性等幾個

2、關(guān)鍵部分。為實(shí)現(xiàn)預(yù)定的系統(tǒng)目標(biāo)。它們的設(shè)計(jì)好壞將直接影響到系統(tǒng)的性能和可靠性,以及將來的擴(kuò)展能力。本論文主要依托四川省科技基金項(xiàng)目“嵌入式流媒體集群服務(wù)器”,實(shí)現(xiàn)流媒體集群服務(wù)器的硬件平臺和底層軟件平臺。以IntelIxp425網(wǎng)絡(luò)處理器為功能核心,由處理器、電源、存儲器、網(wǎng)絡(luò)處理引擎為主要模塊,同時擴(kuò)展PCI接口,作為一塊嵌入式設(shè)備卡插入到集群節(jié)點(diǎn)主機(jī)上,實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的cache緩沖和高速通信信道的功能。在系統(tǒng)硬件順利實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,定制了

3、Redboot作為引導(dǎo)程序、uclinux作為其操作系統(tǒng)平臺,為上層的驅(qū)動和軟件提供穩(wěn)定可靠的支持。然后在集群節(jié)點(diǎn)機(jī)上開發(fā)PCI驅(qū)動實(shí)現(xiàn)與卡的通訊,在PCI卡上開發(fā)驅(qū)動與集群節(jié)點(diǎn)主機(jī)交互,并開發(fā)內(nèi)核線程實(shí)現(xiàn)基于LAN的集群節(jié)點(diǎn)機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊。并充分利用卡上緩存,建立整個集群的分布式的緩存機(jī)制,以實(shí)現(xiàn)集群節(jié)點(diǎn)機(jī)之間的數(shù)據(jù)共享,在集群節(jié)點(diǎn)端開發(fā)Cache一致性模塊實(shí)現(xiàn)對整個集群的分布式緩存進(jìn)行管理、更新和同步,向上支持系統(tǒng)調(diào)用,與驅(qū)動程序

4、銜接構(gòu)成整個集群應(yīng)用平臺的基礎(chǔ)。在碩士課題的研究工作中,作者的主要工作成果是:1.基于Ixp425網(wǎng)絡(luò)處理器的嵌入式PCI卡的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。并調(diào)試整個硬件電路、移植引導(dǎo)程序和uclinux操作系統(tǒng)。2.開發(fā)Linux環(huán)境下集群節(jié)點(diǎn)上主機(jī)端的PCI卡的驅(qū)動程序,以及PCI插卡上,uclinux環(huán)境下與主機(jī)交互的驅(qū)動部分。其中包括集群節(jié)點(diǎn)機(jī)之間通訊的內(nèi)核線程以及與整個集群分布式緩存管理的模塊進(jìn)行通信,搭建集群調(diào)試環(huán)境,編寫測試代碼,進(jìn)行集群底