摘要：本文基于國產(chǎn)自主龍芯3A處理器，實現(xiàn)了存儲控制器設計，開發(fā)移植了網(wǎng)絡存儲軟件，并基于該存儲控制器完成了加固磁盤陣列產(chǎn)品，測試結(jié)果表明，該產(chǎn)品較以前的基于嵌入式控制器的存儲控制器產(chǎn)品，其性能提高了數(shù)倍。

　　關鍵詞：龍芯3A、存儲控制器、磁盤陣列

　　1、概述

　　目前，國內(nèi)的科研機構(gòu)或單位對存儲產(chǎn)品的積累相對有限，而國內(nèi)的存儲廠家主要采用的是以下幾種方式：(1)直接代理國外品牌的存儲產(chǎn)品，主要通過集成、服務的方式推銷國外品牌產(chǎn)品;(2)與國外廠商合作方式(在中低端主要和臺灣廠家合作，在中高端和一些美國廠家合作)，通過對產(chǎn)品外觀、管理軟件進行稍微修改(有的甚至不進行修改，直接貼牌)的方式，以自己的品牌銷售給客戶;(3)硬件、軟件集成的方式，這種方式主要集中在iSCSI的產(chǎn)品中，通過選擇外國先進的處理器平臺，選購一種iSCSI軟件，進行集成、調(diào)試，最終形成產(chǎn)品，這種產(chǎn)品往往功能表現(xiàn)很豐富，但是在性能、穩(wěn)定性方面較差。綜上，國內(nèi)的相關存儲產(chǎn)品大多采用的是國外的先進處理器，這對于我國存儲信息系統(tǒng)來說，自主可控性太差，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭，信息將暴露無遺，后果不堪設想。

　　為保證國家安全，響應國家“自主可控”的需求，浪潮超越致力于研制和推廣基于國產(chǎn)處理器的存儲產(chǎn)品，研制了一款基于國產(chǎn)龍芯3A處理器的存儲控制器并移植了相應的網(wǎng)絡存儲軟件，率先推出了基于龍芯3A處理器的自主可控磁盤陣列產(chǎn)品，填補了國內(nèi)在該領域的產(chǎn)品空白。

　　2、整體架構(gòu)

　　該存儲控制器采用龍芯3A處理器作為主控處理器，選用成熟的RAID芯片，搭建了存儲控制器硬件平臺，并通過研究網(wǎng)絡存儲軟件架構(gòu)、web遠程管理界面設計、存儲控制器BIOS和操作系統(tǒng)內(nèi)核移植及優(yōu)化、網(wǎng)絡存儲軟件移植和優(yōu)化等內(nèi)容，掌握網(wǎng)絡存儲軟件的架構(gòu)、基于國產(chǎn)處理器的存儲控制器設計等關鍵技術，研制了基于國產(chǎn)龍芯3A處理器的存儲控制器。

　　2.1硬件架構(gòu)

　　該ISCSI網(wǎng)絡存儲控制器主控CPU采用中科院計算所的龍芯3A四核處理器。龍芯3A具有4個物理核心，大大提高了IO吞吐的處理能力;通過兩片SAS/SATA控制器最大可以支持16個SAS/SATA硬盤，通過擴展兩片網(wǎng)絡芯片實現(xiàn)四端口千兆以太網(wǎng)和多單元服務器系統(tǒng)相連。控制器主板實現(xiàn)ISCSI基本功能，可通過4個千兆網(wǎng)口經(jīng)交換機與多單元服務器系統(tǒng)相連?？蓪崿F(xiàn)RAID0，1，5，6，10等，并提供WEB管理及在線升級功能。該存儲控制器的系統(tǒng)框圖如下圖1所示。

　　圖1 基于龍芯3A處理器的存儲控制器系統(tǒng)框圖

　　2.2軟件架構(gòu)

　　該設計的網(wǎng)絡存儲軟件的系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。主要分為存儲管理層、存儲支撐層、平臺支持層和硬件平臺層四個層次，除硬件平臺層之外的剩余三個層組成軟件平臺層，在軟件平臺層的每一層，都需要根據(jù)平臺硬件、體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)之間的差異進行相應的移植工作。

　　圖2 網(wǎng)絡存儲軟件架構(gòu)圖

　　在本設計中，基于龍芯3A硬件平臺，完成了驅(qū)動程序的編寫和內(nèi)核的移植，支撐了龍芯3A硬件平臺及所用RAID芯片、網(wǎng)絡芯片等。在軟件層，針對所用龍芯3A硬件平臺，移植了相應的平臺支撐層、存儲支撐層和存儲管理層。

　　本設計中的網(wǎng)絡存儲軟件需實現(xiàn)的主要功能如圖3所示。包括：raid構(gòu)建功能，邏輯卷管理功能，對外提供ISCSI存儲服務功能，網(wǎng)絡鏈路聚合功能，遠程管理功能等。

　　圖3 網(wǎng)絡存儲軟件功能框圖 圖4 網(wǎng)絡存儲性能優(yōu)化示意圖

　　2.3性能優(yōu)化

　　網(wǎng)絡存儲控制軟件在龍芯3A硬件平臺完成移植后，需要針對龍芯3A硬件平臺的特點進行優(yōu)化，以提高系統(tǒng)的性能。網(wǎng)絡存儲軟件的優(yōu)化主要是針對系統(tǒng)實現(xiàn)的過程以及系統(tǒng)實現(xiàn)的功能，進行逐一優(yōu)化，針對龍芯3A硬件平臺，主要進行如圖4所示的性能優(yōu)化。

　　3、功能、性能測試

　　基于以上軟硬件設計、軟件移植和優(yōu)化工作，完成了基于龍芯3A處理器的存儲控制器設計(如圖5)，并基于該存儲控制器，完成了浪潮加固磁盤陣列的設計(如圖6)。對新設計的基于龍芯3A處理器的存儲控制器進行了功能測試，測試結(jié)果表明：阻止非法用戶登錄功能、raid功能、網(wǎng)絡鏈路聚合功能、管理邏輯卷功能和web遠程管理功能均操作正常。

　　我們對基于龍芯3A處理器的存儲控制器和基于某嵌入式處理器設計的存儲控制器進行了性能測試，并進行了比較。結(jié)果表明，經(jīng)過優(yōu)化設計，基于龍芯3A處理器的存儲控制器性能是提升了數(shù)倍。

　　4、結(jié)束語

　　浪潮超越依托浪潮在服務器、存儲領域雄厚的技術實力和產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗，率先完成了基于龍芯3A處理器的存儲控制器設計，并對其性能進行了優(yōu)化，推出了基于國產(chǎn)自主處理器的自主加固磁盤陣列產(chǎn)品，填補了國內(nèi)的空白，為國家、軍隊的信息化建設，提供了一款自主可控、性能先進、穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品。

　　圖5 浪潮自主加固自主磁盤陣列