文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于SoPC的iSCSI存储控制器设计与优化
姓名:朱雄翔
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:刘景宁
20080605
华中科技大学硕士学位论文
摘要∗
对象存储兼具块接口存储和文件存储的优点,具有高性能、安全的特点。
iSCSI( puter System Interface)存储控制器是对象存储控制器与客户
端交互的接口,完成文件到对象的映射及 iSCSI 协议的解析。为了验证该存储控制
器的功能并为今后 Xilinx 平台的开发移植工作作好铺垫,采用赛灵思 ML300 开发板
搭建了一个原型系统并对系统进行了优化。
采用可编程片上系统和嵌入式 Linux 架构来实现 iSCSI 存储控制器。SoPC 系统
具有设计修改灵活,可定制软硬件功能分界面优化系统性能的优点。使用开发板的
FPGA 芯片以 IP 核的形式生成系统的硬件平台。选用 Linux 操作系统不仅便于内核
的修改与裁剪,而且方便上层 iSCSI 程序的移植。移植开源的 UNH_iSCSI 程序作为
上层应用程序,实现 iSCSI 的发起端与目标端间的通讯,作为系统的软件模型。
由于 TCP 层的处理会占用大量的 CPU 资源,同时增加事务处理的延时。对 TCP
协议进行了部分卸载,将 TCP 校验和操作交由硬件核来完成;与此同时,采用了
SG-DMA 传输模式来加快网卡与内存之间的数据传输。SG-DMA 模式能有效减少处
理器的中断次数,避免频繁的上下文切换。借助 DMA 数据对齐引擎能进一步加快
DMA 控制器的数据访问效率。此外为了提高数据包在内核协议栈中的处理效率,分
析了网络协议栈的轻量化技术,并取得了初步成果。

关键词:可编程片上系统,互联网小型计算机接口存储控制器,嵌入式操作系统移
植

∗本文的研究项目受国家重点基础研究发展计划(973 计划) 资助(2004CB318201)
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract∗
Object-based bines the advantages of block-based interface stotage and
file interface storage, it has characters of high performance and sound security.
iSCSI( puter System Interface)storage controller which is the port
between Object-based storage controller and clients, takes charge of mapping of file to
object and resolving the iSCSI protocol. To check the function of this storage controller
and probe a good path for the future work on Xilinx platform, this project uses Xilinx
ML300 development board to build a prototype of the controller and optimize it.
This project adopts the SoPC(System o Programmable Chip) and embedded Linux
architecture to realize the iSCSI storage controller. SoPC has the advantages of flexibly
design and modification; customizable the function interface between software and
hardware to optimize the whole system. Using the board FPGA chip to create the
hardware platform. Using Linux Operating System not only benefits the modification, but
also easily iSCSI program port. Porting Open Source UNH_iSCSI as the top-level
program., realizing