InfiniBand接口通信控制器的研究與FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算能力逐步向數(shù)據(jù)中心的集中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院蛯?shí)時(shí)性變得比以往更加重要。InfiniBand作為統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)結(jié)構(gòu)，可以提供超高帶寬和超低延遲的數(shù)據(jù)傳輸能力，廣泛應(yīng)用于集群服務(wù)器、磁盤陣列和企業(yè)數(shù)據(jù)中心。在下一代無(wú)線通信系統(tǒng)中，采用InfiniBand作為集中式基站互聯(lián)技術(shù)，可有效改善傳統(tǒng)互聯(lián)的帶寬低和實(shí)時(shí)性較差等問(wèn)題。針對(duì)此背景，本文給出了一種用于集中式基站數(shù)據(jù)傳輸?shù)腎nfiniBand接口解決方案，接口通過(guò)FPGA+主機(jī)通道適

2、配器（Host Channel Adapter，HCA）實(shí)現(xiàn)。
　　首先，本文在對(duì)InfiniBand協(xié)議進(jìn)行了深入研究的基礎(chǔ)上，對(duì)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)、控制機(jī)制和通信機(jī)制進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了FPGA+HCA的接口實(shí)現(xiàn)方案。接口中采用Xilinx Virtex7系列FPGA和型號(hào)為Mellanox ConnectX-3 Pro的HCA。本文同時(shí)對(duì)接口中FPGA的功能進(jìn)行了劃分，作為可編程邏輯器件，F(xiàn)PGA功能可根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整。

3、
　　其次，本文在分析了通信管理協(xié)議的基礎(chǔ)之上，給出了InfiniBand接口中通信控制器FPGA實(shí)現(xiàn)的總體方案。通信控制器由接入層管理模塊、通信管理模塊、GMP（General Management Packet，通用管理報(bào)文）封裝與解析模塊、GMP發(fā)送與接收模塊和QP Verb命令模塊組成。通信控制器不僅能滿足InfiniBand協(xié)議中通信鏈路建立與拆除的功能需求，而且具備差錯(cuò)控制功能。本文設(shè)計(jì)的報(bào)文封裝與解析模塊能支持多種不

4、同格式管理數(shù)據(jù)包的封裝與解析。本文還針對(duì)多個(gè)普通“隊(duì)列對(duì)”和特殊“隊(duì)列對(duì)”同時(shí)有共用資源使用請(qǐng)求這一現(xiàn)象制定了仲裁策略。
　　最后，本文選擇Vivado2015.2軟件作為開發(fā)工具和仿真工具，給出了功能仿真測(cè)試方案和結(jié)果。并在Xilinx的VC707開發(fā)板上對(duì)InfiniBand接口通信控制器進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。FPGA驗(yàn)證結(jié)果表明，系統(tǒng)能正常控制InfiniBand鏈路的建立和拆除，各個(gè)模塊工作正常，滿足設(shè)計(jì)要求。時(shí)序報(bào)告表明通信控制器