基于mpc8377e的网络电子存储阵列关键技术研究

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1、基于MPC8377E的网络电子存储阵列关键技术研究作者姓名王恒亮导师姓名、职称武斌副教授一级学科电子科学与技术二级学科电路与系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1202120914分类TN82号TP36密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于MPC8377E的网络电子存储阵列关键技术研究作者姓名：王恒亮一级学科：电子科学与技术二级学科：电路与系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：武斌副教授提交日期：2014年12月AResearchonKeyTechnolo

2、gyofMPC8377E-BasedNetworkElectronicStorageArrayAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicScienceandTechnologyByWanghengliangSupervisor:A.P.WubinDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科

3、学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读

4、学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要现今，在电子信息科学和移动互联网技术领域正在发生着的高速变革和发展，使得包括军事科技、测量探测和民用通讯等在内的各行各业都催生出了大容量数据的存储需求，有许多还要提供方

5、便的联网下载功能。纵览目前已存在的和正在蓬勃发展中的大容量存储技术，如RAID阵列排布、网络存储和新兴磁介质存储等，其各有利弊，或各自在擅长的领域独自发挥着作用，或刚刚研发成功正在进入市场的过程中，也有一些并没有提供合适的联网下载能力。基于这一现状，本文在网络大容量存储方面提出了一种新的解决方案。本文以Freescale（飞思卡尔）公司的PowerPC构架处理器MPC8377E为主控芯片，以嵌入式Linux系统为主控系统，以SATA接口的固态硬盘为存储介质，设计了网络电子存储阵列实现方案。重点对阵列所涉

6、及的主控芯片MPC8377E软件系统移植、对外网络数据接口以及阵列内部的PCIExpress总线数据交互等关键技术进行了研究实现。本网络电子存储阵列由1块管理板和10块存储板构成，所有板卡都是以MPC8377E为主控芯片而设计实现的，基于MPC8377E处理器内部集成的SATA控制器、千兆以太网控制器和PCIExpress总线控制器等模块，均可以通过嵌入式linux系统统一管理使用，本方案中管理板通过千兆以太网与外部实现数据交互，阵列内部利用PCIExpress总线实现管理板与10块存储板之间的数据交互

7、，每个存储板最终将PCIExpress总线交互的数据通过SATA接口实现了固态盘的数据存储。该阵列实现的关键是MPC8377E的软件系统方面，本文以嵌入式Linux为主导，从引导加载程序U-Boot移植开始，逐步在包括管理板和存储板的各个板卡内分别移植了嵌入式Linux系统，这其中包括Linux内核镜像文件，PowerPC构架下特有的，U-Boot引导程序与嵌入式Linux内核之间的桥梁文件——DTB设备树文件，还有内核启动后第一个要挂载的根文件系统镜像。并基于该根文件系统，完成了PCIExpress驱

8、动程序源代码的编译和驱动模块的生成，在嵌入式Linux系统的基础上编写了本存储阵列对外数据交互的接口，一个与传统FTP不同的自定义的FTP服务程序，并针对PowerPC构架交叉编译了可执行的二进制文件，最终完成了本网络电子存储阵列的软件移植和设计。总体上实现了与上位机的FTP联网通信和固态SATA硬盘阵列中数据的下载。本系统共包含10个MPC8377E存储板，每个存储板管理两路容量为500GB的SATA接口固态盘，从整体上构成了一个总容量达