FPGA中個(gè)人云存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著高性能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，不論是大型企業(yè)還是個(gè)人用戶，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、遷移和管理方式都提出了更高要求，需求也越來(lái)越強(qiáng)烈，導(dǎo)致相關(guān)的云存儲(chǔ)技術(shù)快速發(fā)展。然而，個(gè)人云存儲(chǔ)技術(shù)目前仍處于起步階段，無(wú)法滿足用戶需求?，F(xiàn)行的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)都是基于大型服務(wù)器的，客戶對(duì)用戶存儲(chǔ)空間的訪問(wèn)受到服務(wù)器性能、用戶所擁有的存儲(chǔ)空間大小、用戶讀寫文件的模式以及網(wǎng)絡(luò)帶寬等諸多因素的限制，并且需要向服務(wù)商繳納一定的費(fèi)用;另外，市場(chǎng)上現(xiàn)行的帶有網(wǎng)絡(luò)接口的網(wǎng)絡(luò)硬盤基本都

2、是基于B/S模式的網(wǎng)絡(luò)硬盤服務(wù)器系統(tǒng)或者是安裝專用的服務(wù)軟件，支持文件的一次性上傳與下載以及文本文件與圖片等在線瀏覽等功能，與操作本地存儲(chǔ)系統(tǒng)之間有本質(zhì)區(qū)別，用戶不能像操作本地文件那樣方便快捷。
　　針對(duì)上述一些問(wèn)題，本研究提出一種新的個(gè)人云存儲(chǔ)系統(tǒng)，它區(qū)別于當(dāng)前國(guó)內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)公司提供的比較流行的在線存儲(chǔ)服務(wù)，除了向用戶提供基于網(wǎng)絡(luò)和本地的文件存儲(chǔ)、訪問(wèn)等文件管理雙重模式外，還提供了比網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)提供商更多優(yōu)越的特性:
　　一、

3、基于SUN RPC的NFS協(xié)議。與基于FTP或http協(xié)議等的文件傳輸協(xié)議不同，NFS協(xié)議是目前最成熟的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的安全性與可靠性?；贜FS的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的訪問(wèn)與本地文件系統(tǒng)的訪問(wèn)完全一致，并且支持多用戶、多權(quán)限的文件訪問(wèn)管理。
　　二、FPGA實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵功能單元
　　(1)用FPGA實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)介質(zhì)接口控制器，可針對(duì)不同存儲(chǔ)介質(zhì)設(shè)計(jì)并行的接口，實(shí)現(xiàn)接口可擴(kuò)展和存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展。本研究采用PATA/SATA硬盤控制

4、器接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬盤扇區(qū)數(shù)據(jù)的管理與控制。
　　(2)用FPGA實(shí)現(xiàn)SUN RPC協(xié)議以及NFS文件訪問(wèn)協(xié)議。目前尚沒(méi)有用硬件實(shí)現(xiàn)NFS整套協(xié)議的系統(tǒng)?；贔PGA的NFS協(xié)議不僅可以利用FPGA速度優(yōu)勢(shì)提升NFS服務(wù)器性能，，并且可以真正實(shí)現(xiàn)多RPC遠(yuǎn)程過(guò)程請(qǐng)求的并行處理。
　　三、用VHDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)了NPI接口控制器，并采用了xilinx的IP核MPMC的NPI接口設(shè)計(jì)底層NFS服務(wù)與內(nèi)存數(shù)據(jù)的DMA操作，提高了服

5、務(wù)程序的執(zhí)行效率。
　　四、獨(dú)立的文件系統(tǒng)。本研究設(shè)計(jì)與操作相分離的文件系統(tǒng)功能模塊，由單獨(dú)的處理器完成文件系統(tǒng)的管理。獨(dú)立的文件系統(tǒng)不僅可以與NFS服務(wù)等網(wǎng)絡(luò)功能模塊并行執(zhí)行，提升文件存儲(chǔ)速度，并且可擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)不同類型文件系統(tǒng)，增強(qiáng)文件系統(tǒng)兼容性。本研究采用了FAT32以及EXT3兩種文件系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)方案。
　　本研究設(shè)計(jì)的個(gè)人云存儲(chǔ)系統(tǒng)在提供安全可靠的類似本地文件管理功能外，不僅能夠滿足個(gè)人對(duì)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的需求，更加方便部署，