一种基于FPGA的FC I/O并行处理方法

摘要

种基于FPGA的FC I/O并行处理方法，涉及计算机存储技术，采用本方法的FC控制器功能模块以FPGA硬件实现，并且，通过输出交换处理单元将SCSII/O操作映射到帧序列和帧交换上，并组建相应的输出帧；以输入交换处理单元将接收到帧序列和帧交换映射到相应的SCSII/O操作上，并将不同输入帧存储在内存中相应的位置；这两部分相互独立，并行处理数据。FC协议内交换和序列管理以及帧的封装和重组都在FPGA内完成，而CPU则负责启动和处理完成的I/O操作，这样使用该方法的FC控制器可以同时处理多个I/O请求，从而可以提高数据传输性能。

主权项

一种基于FPGA的FC I/O并行处理方法，采用本方法的FC控制器由输出交换处理单元、输出存储单元、输出帧处理单元、高速传输单元、输入交换处理单元、输入帧存储单元、输入帧处理单元、高速接收单元、交换完成通知单元和寄存器配置单元组成；所述的FC控制器的这些功能模块以FPGA硬件实现，通过数据总线连接主机系统，通过光纤线或者其它媒介连接存储网络，并且通过输出交换处理单元将SCSI I/O操作映射到帧序列和帧交换上，并组建相应的输出帧；以输入交换处理单元将接收到帧序列和帧交换映射到相应的SCSI I/O操作上，并将不同输入帧存储在内存中相应的位置；这两部分相互独立，并行处理数据，其特征是：输出交换处理单元包括输出请求检测模块、总线访问控制模块、帧封装模块、交换信息管理模块以及输出帧信息暂存模块；其中交换信息管理模块的内部处理方法是：当它接收到总线访问控制模块请求之后，判断交换对应的交换和序列管理块内需要发送的是单个FC帧还是多个FC帧；对于只有一个FC帧的交换，则将该FC帧头部各个字段初始化，并将之按照顺序传递给帧封装模块，之后通过总线访问控制模块请求读取存储在内存中数据，在该FC帧发送出去之后，向交换完成通知单元发送一个输出交换完成消息请求；对于包括多个FC帧的交换，交换信息管理模块负责不断更新帧头部内的字段信息，包括序列计数、偏移以及帧开始定界符和帧结束定界符；当所有数据发送完毕之后，再向交换完成通知单元发送一个输出交换完成消息请求；当接收到输出帧信息暂存模块的重新发送请求，交换信息管理模块按照重新发送请求提供的字段信息，重新从内存中读取交换需要重新发送的数据，在帧封装模块内重新封装并发送出去；输入交换处理单元包括帧读取模块、帧头部分析模块、数据传输模块和交换信息获取模块；其中交换信息获取模块的处理方法是：当它获得来自帧头部分析模块传递的头部字段后，获取交换对应的交换和序列管理块；之后通过比较接收FC帧的字段和交换和序列管理块的字段信息，判断该FC帧是否为异常帧或者错误帧，若是，则通知帧头部分析模块将该FC帧放入控制帧接收队列，由软件进行处理；之后进一步判断该FC帧是否按正常顺序到达，若为期望到达的FC帧，则获取当前内存空间的地址，并将之传递给数据传输模块；若该FC帧为乱序帧，则根据当前期望偏移或者序列计数与FC帧的偏移或者序列计数，在地址/长度列表内查询，找出当前FC帧的数据应该存放的位置的地址信息，并将之传递给数据传输模块；当交换信息获取模块检测到一个交换的所有数据接收完毕之后，将通知交换完成通知单元发送一个输入交换完成消息。