一種ip san存儲設備及其存儲方法
【專利摘要】本發明公開了一種IP SAN存儲設備及其存儲方法，屬于SAN存儲領域，本發明要解決的技術問題為如何能夠取代高成本光纖，降低成本，同時能夠實現存儲局域網絡。技術方案為：（1）一種IP SAN存儲設備，該存儲設備包括硬件平臺和軟件管理系統，所述硬件平臺包括電路板，電路板上設置有電源管理單元、信號管理單元、存儲控制單元和對外接口單元；軟件管理系統包括底層驅動模塊和上層管理模塊。（2）一種IP SAN存儲設備的存儲方法，①、通過底層驅動模塊的上電時序模塊進行CPLD時序控制，實現時鐘控制、CPU上電、內存上電、Flash片選以及軟件復位；②、通過bootloader模塊讀取bootloader，同時讀取CPU硬件配置、時鐘配置以及內存配置。
【專利說明】
一種IP SAN存儲設備及其存儲方法
技術領域
[0001]本發明涉及SAN存儲領域，具體地說是一種IPSAN存儲設備及其存儲方法。
【背景技術】
[0002]SAN(全稱Storage Area Network，存儲局域網絡)的誕生，使存儲空間得到更加充分的利用，并使得安裝和管理更加有效。SAN是一種將存儲設備、連接設備和接口集成在一個高速網絡中的技術。SAN本身就是一個存儲網絡，承擔了數據存儲任務，SAN網絡與LAN業務網絡相隔離，存儲數據流不會占用業務網絡帶寬。在SAN網絡中，所有的數據傳輸在高速、高帶寬的網絡中進行，SAN存儲實現的是直接對物理硬件的塊級存儲訪問，提高了存儲的性能和升級能力。早期的SAN采用的是光纖通道(FC，Fiber Channel)技術，所以，以前的SAN多指采用光纖通道的存儲局域網絡。
[0003]傳統實現存儲局域網(SAN)功能的存儲借助的傳輸媒介都是光纖，然而由于光纖成本較高，鋪設難度較大，導致推廣較困難。如何能夠取代高成本光纖，降低成本，同時能夠實現存儲局域網絡是目前現有技術存在的技術問題。
【發明內容】
[0004]本發明的技術任務是針對以上不足之處，提供一種結構簡單、生產成本低、易于加工、對環境無污染的IP SAN存儲設備及其存儲方法。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種IPSAN存儲設備，該存儲設備包括硬件平臺和軟件管理系統，所述硬件平臺包括電路板，電路板上設置有電源管理單元、信號管理單元、存儲控制單元和對外接口單元，電源管理單元采用電壓為3.3V、5V、5VSB以及12V的外部電源；信號管理單元包括電源控制信號、高速DDR3內存信號、CPLD信號、基于Vitesse芯片網絡信號、SATA信號、串口信號、I2C信號以及基于Marvell芯片的PCIe轉SATA信號；存儲控制單元采用PowerPC處理器，同時搭配Marvell存儲控制器，實現iSCSI存儲功能;對外接口單元采用PHY芯片；
軟件管理系統包括底層驅動模塊和上層管理模塊，底層驅動模塊用于基于開源bootloader修改以及交叉編譯，并移植到開發板、基于CPLD芯片開發上電時序控制信號、基于開源Iinux內核修改以及交叉編譯并下載到開發板Flash芯片中以及基于該內核系統和開源busybox文件系統交叉編譯文件管理系統，并將文件管理系統下載到Flash芯片中，實現對整機的文件管理功能；
上層管理模塊用于實現SAN功能和iSCSI協議，交叉編譯mdadm管理模塊和iSCSItarget模塊、實現對存儲板web管理功能，交叉編譯apache模塊和PHP模塊并安裝到文件管理系統中以及根據Raid管理功能需求，開發一套軟Raid管理界面，實現RaidO、1、5、10的功會K。
[0006]其中，硬件平臺對外提供JTAG、UART以及12C，同時外設提供SGMII和RGMII接口配置網絡芯片實現網絡功能，提供PCIe接口搭載PCIE轉SATA控制器擴展硬盤位以及擴展存儲空間；
軟件平臺負責交叉編譯boot loader、基于開源內核交叉編譯內核文件、采用I inux內核自帶的網絡驅動和SATA控制器驅動、對文件系統進行交叉編譯以及下載iSCS1-target軟件進行移植開發，實現Raid功能，同時基于httpd或Apache軟件開發web管理軟件。軟件平臺還可以分為最底層、內核層、驅動層、操作系統層和應用層，最底層負責交叉編譯bootloader;內核層是基于開源內核交叉編譯內核文件;驅動層采用Iinux內核自帶的網絡驅動和SATA控制器驅動;操作系統層對文件系統進行交叉編譯;應用層下載iSCS1-target軟件進行移植開發，實現Raid功能，同時基于httpd或Apache軟件開發web管理軟件。
[0007]電路板和軟件管理系統是基于PowerPC處理器主板原理設計技術、電源設計技術、boot loader開發、驅動開發與移植、基于busybox文件系統開發和基于apache和PHP web管理開發技術。PowerPC處理器作為硬件平臺的主控制器，對外提供JTAG、UART、12C，同時外設可以提供SGMII和RGMII接口配置網絡芯片實現網絡功能，提供的PCI e接口可以搭載PCIE轉sata控制器擴展硬盤位以及擴展存儲空間。
[0008]作為優選，所述底層驅動模塊分為上電時序模塊和bootloader模塊，上層管理模塊分為內核模塊、驅動模塊、文件管理系統和web管理模塊。
[0009]作為優選，所述PowerPC處理器采用PowerPC P3041處理器，PowerPC P3041處理器支持2路RGMII接口、I路SGMII接口、3路PCIE接口、2路串口以及4路I2C接口，同時支持DDR3SODIMi^PNOR/NAND Flash0
[0010]更優地，所述PHY芯片采用高可靠性Vi tesse8664和Vi tesse8224，分別通過SGMII接口和RGMII接口對外提供6路千兆網絡接口。
[0011]作為優選，所述軟件管理系統開發的具體內容如下:
(1)、采用OpenPegsus軟件架構；
(2)、在OpenPegsus軟件架構下對軟件管理系統資源建模并開發相應的CIMProvider；
(3)、開發(ΠΜClient用于上層界面調用或直接管理存儲資源；
(4)、開發本地web界面；
(5)、部署(:頂Navigator軟件用于檢測管理軟件對SM1-S標準的符合性。
[0012]更優地，所述軟件管理系統的存儲管理軟件后臺包括橫向子模塊和縱向子模塊，橫向子模塊包括系統類子模塊、磁盤類子模塊、raid類子模塊、Iun類子模塊和主機類子模塊，每個縱向子模塊負責提供獲取存儲資源信息和配置存儲資源。
[0013]—種IP SAN存儲設備的存儲方法，其特征在于:采用上述任意一種IP SAN存儲設備的存儲步驟如下:
①、通過底層驅動模塊的上電時序模塊進行CPLD時序控制，實現時鐘控制、CPU上電、內存上電、Flash片選以及軟件復位；
②、通過bootloader模塊讀取bootloader，同時讀取CPU硬件配置、時鐘配置以及內存配置；
③、通過內核模塊進行加載內核，同時通過驅動模塊加載通用芯片驅動;加載內核的同時，反饋硬件配置信息到bootloader模塊；
④、進入文件管理系統，通過驅動模塊加載驅動。
[0014]該存儲方法是將SCSI接口(Small Computer System Interface，小型計算機系統接口，一種用于計算機和智能設備之間(硬盤、軟驅、光驅、打印機、掃描儀等)系統級接口的獨立處理器標準)與以太網相結合，基于TCP/IP網絡封裝SCSI命令，使服務器與使用IP網絡的存儲設備進行數據交互，建立存儲區域網絡。
[0015]本發明的一種IPSAN存儲設備及其存儲方法和現有技術相比，具有以下優點:
1、本發明基于PowerPC主板開發、基于Iinux的busybox文件系統開發、I inux內核移植、軟Raid管理開發以及web管理開發，采用的傳輸媒介為以太網，以此取代光纖，可以大大降低成本，通過普通以太網實現SAN功能，S卩IP-SAN，可以在當前傳輸方式不變的情況下，通過網絡即可以實現存儲局域網功能，同時采用基于mips工業級的PowerPC處理器可以充分發揮處理器的高穩定性，增加產品可靠性；
2、本發明采用的PowerPC處理器具有低功耗、高穩定性的功能，該處理器集成度高，夕卜設資源豐富，是實現嵌入式存儲產品開發的理想選擇，采用PowerPC處理器搭配Marvell存儲控制器，實現iSCSI存儲功能。
[0016]故本發明具有設計合理、結構簡單、一物多用等特點，因而，具有很好的推廣使用價值。
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0018]附圖1為電路板原理圖；
附圖2為存儲設備的控制流程圖；
附圖3為軟件管理系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
[0020]實施例1
如附圖1所示，本發明的一種IP SAN存儲設備，該存儲設備包括硬件平臺和軟件管理系統，所述硬件平臺包括電路板，電路板上設置有電源管理單元、信號管理單元、存儲控制單元和對外接口單元，電源管理單元采用電壓為3.3￥、5￥、5￥58以及12￥的外部電源;信號管理單元包括電源控制信號、高速DDR3內存信號、CPLD信號、基于Vitesse芯片網絡信號、SATA信號、串口信號、I2C信號以及基于Marvel I芯片的PCIe轉SATA信號；存儲控制單元采用PowerPC處理器，同時搭配Marvel I存儲控制器，實現iSCSI存儲功能，PowerPC處理器采用PowerPC P3041 處理器，PowerPC P3041 處理器支持2路RGMII接口、I路SGMII接口、3路PCIE接口、2路串口以及4路I2C接口，同時支持DDR3 SODIM^PNOR/NAND Flash。對外接口單元采用PHY芯片，PHY芯片采用高可靠性Vitesse8664和Vitesse8224，分別通過SGMII接口和RGMII接口對外提供6路千兆網絡接口。
[0021]軟件管理系統包括底層驅動模塊和上層管理模塊，底層驅動模塊用于基于開源bootloader修改以及交叉編譯，并移植到開發板、基于CPLD芯片開發上電時序控制信號、基于開源Iinux內核修改以及交叉編譯并下載到開發板Flash芯片中以及基于該內核系統和開源busybox文件系統交叉編譯文件管理系統，并將文件管理系統下載到Flash芯片中，實現對整機的文件管理功能;底層驅動模塊分為上電時序模塊和bootloader模塊。
[0022]上層管理模塊用于實現SAN功能和iSCSI協議，交叉編譯mdadm管理模塊和iSCSItarget模塊、實現對存儲板web管理功能，交叉編譯apache模塊和PHP模塊并安裝到文件管理系統中以及根據Raid管理功能需求，開發一套軟Raid管理界面，實現RaidO、1、5、10的功能，上層管理模塊分為內核模塊、驅動模塊、文件管理系統和web管理模塊。
[0023]軟件管理系統開發的具體內容如下:
(1)、采用OpenPegsus軟件架構；
(2)、在OpenPegsus軟件架構下對軟件管理系統資源建模并開發相應的CIMProvider；
(3)、開發(ΠΜClient用于上層界面調用或直接管理存儲資源；
(4)、開發本地web界面；
(5)、部署(:頂Navigator軟件用于檢測管理軟件對SM1-S標準的符合性。
[0024]如附圖3所示，軟件管理系統的存儲管理軟件后臺包括橫向子模塊和縱向子模塊，橫向子模塊包括系統類子模塊、磁盤類子模塊、raid類子模塊、Iun類子模塊和主機類子模塊，每個縱向子模塊負責提供獲取存儲資源信息和配置存儲資源。系統類子模塊首先負責查看系統IP/name信息，查看系統IP/name信息后設置系統IP/name信息;磁盤類子模塊首先負責查看磁盤信息，查看磁盤信息后釋放磁盤;rai d類子模塊首先負責查看rai d信息，查看raid信息后創建raid，創建raid后刪除raid; Iun類子模塊首先負責查看Iun信息，查看Iun信息后創建lun，創建Iun后刪除lun，刪除Iun后創建快照，創建快照后刪除快照，刪除快照后Iun綁定，Iun綁定后解除Iun綁定;主機類子模塊首先負責查看主機組信息，查看主機組信息后創建主機組，創建主機組后刪除主機組，刪除主機組后添加主機，添加主機后刪除主機;每次配置操作后更新日志文件。
[0025]實施例2
如附圖2所示，一種IP SAN存儲設備的存儲方法，采用實施例1的一種IP SAN存儲設備的存儲步驟如下:
①、通過底層驅動模塊的上電時序模塊進行CPLD時序控制，實現時鐘控制、CPU上電、內存上電、Flash片選以及軟件復位；
②、通過bootloader模塊讀取bootloader，同時讀取CPU硬件配置、時鐘配置以及內存配置；
③、通過內核模塊進行加載內核，同時通過驅動模塊加載通用芯片驅動;加載內核的同時，反饋硬件配置信息到bootloader模塊；
④、進入文件管理系統，通過驅動模塊加載驅動。
[0026]上述【具體實施方式】僅是本發明的具體個案，本發明的專利保護范圍包括但不限于上述【具體實施方式】，任何符合本發明的一種IP SAN存儲設備及其存儲方法的權利要求書的且任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或替換，皆應落入本發明的專利保護范圍。
[0027]通過上面【具體實施方式】，所述技術領域的技術人員可容易的實現本發明。但是應當理解，本發明并不限于上述的兩種【具體實施方式】。在公開的實施方式的基礎上，所述技術領域的技術人員可任意組合不同的技術特征，從而實現不同的技術方案。
[0028]除說明書所述的技術特征外，均為本專業技術人員的已知技術。
【主權項】
1.一種IP SAN存儲設備，其特征在于:該存儲設備包括硬件平臺和軟件管理系統，所述硬件平臺包括電路板，電路板上設置有電源管理單元、信號管理單元、存儲控制單元和對外接口單元，電源管理單元采用電壓為3.3V、5V、5VSB以及12V的外部電源;信號管理單元包括電源控制信號、高速DDR3內存信號、CPLD信號、基于Vitesse芯片網絡信號、SATA信號、串口信號、I2C信號以及基于Marvell芯片的PCIe轉SATA信號；存儲控制單元采用PowerPC處理器，同時搭配Marvel I存儲控制器，實現iSCSI存儲功能;對外接口單元采用PHY芯片； 軟件管理系統包括底層驅動模塊和上層管理模塊，底層驅動模塊用于基于開源bootloader修改以及交叉編譯，并移植到開發板、基于CPLD芯片開發上電時序控制信號、基于開源Iinux內核修改以及交叉編譯并下載到開發板Flash芯片中以及基于該內核系統和開源busybox文件系統交叉編譯文件管理系統，并將文件管理系統下載到Flash芯片中，實現對整機的文件管理功能； 上層管理模塊用于實現SAN功能和iSCSI協議，交叉編譯mdadm管理模塊和iSCSItarget模塊、實現對存儲板web管理功能，交叉編譯apache模塊和PHP模塊并安裝到文件管理系統中以及根據Raid管理功能需求，開發一套軟Raid管理界面，實現RaidO、1、5、10的功會K。2.根據權利要求1所述的一種IPSAN存儲設備，其特征在于:所述底層驅動模塊分為上電時序模塊和bootloader模塊，上層管理模塊分為內核模塊、驅動模塊、文件管理系統和web管理模塊。3.根據權利要求1所述的一種IPSAN存儲設備，其特征在于:所述PowerPC處理器采用PowerPC P3041 處理器，PowerPC P3041 處理器支持2路RGMII接口、I路SGMII接口、3路PCIE接口、2路串 口以及4路I2C接口，同時支持DDR3 SODHft^PNOR/NAND Flash。4.根據權利要求3所述的一種IPSAN存儲設備，其特征在于:所述PHY芯片采用高可靠性Vitesse8664和Vitesse8224，分別通過SGMII接口和RGMII接口對外提供6路千兆網絡接□ O5.根據權利要求1所述的一種IPSAN存儲設備，其特征在于:所述軟件管理系統開發的具體內容如下: (1)、采用OpenPegsus軟件架構； (2)、在OpenPeg su s軟件架構下對軟件管理系統資源建模并開發相應的CIMProvider； (3)、開發(ΠΜClient用于上層界面調用或直接管理存儲資源； (4 )、開發本地web界面； (5)、部署(ΠΜ Navigator軟件用于檢測管理軟件對SM1-S標準的符合性。6.根據權利要求5所述的一種IPSAN存儲設備，其特征在于:所述軟件管理系統的存儲管理軟件后臺包括橫向子模塊和縱向子模塊，橫向子模塊包括系統類子模塊、磁盤類子模塊、raid類子模塊、Iun類子模塊和主機類子模塊，每個縱向子模塊負責提供獲取存儲資源信息和配置存儲資源。7.—種IPSAN存儲設備的存儲方法，其特征在于:采用權利要求1-6中任意一種IP SAN存儲設備的存儲步驟如下: ①、通過底層驅動模塊的上電時序模塊進行CPLD時序控制，實現時鐘控制、CPU上電、內存上電、Flash片選以及軟件復位； ②、通過bootloader模塊讀取bootloader，同時讀取CPU硬件配置、時鐘配置以及內存配置； ③、通過內核模塊進行加載內核，同時通過驅動模塊加載通用芯片驅動;加載內核的同時，反饋硬件配置信息到bootloader模塊； ④、進入文件管理系統，通過驅動模塊加載驅動。
【文檔編號】G06F3/06GK105824581SQ201610162740
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月22日
【發明人】趙瑞東, 張志強, 朱書杉, 牛玉峰
【申請人】山東超越數控電子有限公司