光纤通道适配器驱动程序设计与研究

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1、摘要对象存储系统是一种新型网络存储体系结构，它结合了存储区域网（SAN，StorageAreaNetwork）的高性能和网络附加存储系统（NAS，NetworkAttachedStorage）的跨平台的优点。由于光纤通道具有低延迟、高带宽、支持远距离传输，可扩展性强等优点，适合用于连接对象存储系统中的海量存储设备。其中光纤通道适配器的驱动程序是发挥光纤通道接口优势的关键技术之一。Linux驱动程序隐藏了设备的具体细节，对各种不同设备提供了一致的接口，把设备映射为一个特殊的设备文件，用户程序可以对此设备文件进行操作。在Linux环境下设计并实现了PCI（PeripheralComponentIn

2、terconnect）数据校验卡设备驱动程序。详细研究了Linux平台下的光纤通道适配器驱动程序设计的多层次架构，用SCSI（SmallComputerSystemInterface）中间层负责接收来自Linux文件系统的SCSI命令，并将其转换到CCB（CommandControlBlock）处理队列；在FCP（FibreChannelProtocol）层解析CCB，得出地址信息，定位对应的光纤通道设备和LUN（LogicalUnitNumber），并将CCB转化为FCP信息单元交给固件处理。为降低重复开发驱动程序的难度在SCSI中间层与FCP层引入了一个虚拟接口层——传输独立层，传输独立层

3、定义了操作系统和硬件传输协议的交互模式，它向上对系统屏蔽了具体硬件传输协议的细节，向下对具体硬件屏蔽了不同操作系统的各种接口，提高了驱动程序的可移植性。采用扩展聚散表以及中断消减机制实现了驱动程序进一步的优化，使得驱动程序性能得到提升。搭建了仲裁环拓扑结构并进行性能测试分析，测试结果表明，驱动程序具有良好的性能。关键词：光纤通道；对象存储；扩展聚散表；中断消减机制IAbstractObject-basedStorageSystem(OBS)isanewnetworkstoragearchitecture.Itcombinesthehigh-performanceinStorageAreaNet

4、work(SAN)andcross-platformadvantagesinNetworkAttachedStorage(NAS).Becauseoflowlatency,high-bandwidth,supportinglong-distancetransmissionandscalabilityetc.offibrechannel,itcanbeusedinmassstoragedevicesinOBS.ThedriverforFibreChanneladapteristhekeypart.LinuxDriver,whichhidsdetailsofthevariousequipment,

5、providesthesameinterface.Generally,inLinuxOperateSystem,adeviceismappedtoaspecialdevicefile.Whentheuserprogramaccessesonedevice,it'sjustlikeoperatingonecommonfile.Linuxsystemsupportsthreetypesofhardwaredevice,suchascharacterdevice,blockdeviceandnetworkdevice.Themulti-levelstructureisusedintheFibreCh

6、annelAdapterDriverforLinuxsystem.TheyareSCSI(SmallComputerSystemInterface)middlelayer,transmissionindependentlayerandFCP(FibreChannelProtocol)layer.SCSImiddlelayerisresponsibleforreceivingSCSIcommandsfromtheLinuxfilesystem,andconvertsitintoCCB(CommandControlBlock),thenjoinsCCBprocessingqueue,finally

7、submitsittoFCPlayer.Transmissionindependentlayer,whichdefinestheinterfacebetweenSCSImiddlelayerandtheFCPlayer,isaabstractioninterfacelayer,andisindependentoftheoperatingsystemandspecifictransferprotoc