Linux网络存储器的设计

1、硬件设计

　　硬件设计方框图如图1所示。

　　从图1可看到，除CPU单元以外，的实现主要包括两个部分：I/O接口和存储器接口。下面以CPU为中心，说明这两个接口的主要功能。

　　①I/O接口。这里指CPU与Ethernet的接口(以太网接口)。它采用PCI的方式与以太网相连，是进入LAN(Local Area Network)的通道，在整个系统中负责发送或接收网络上的数据包。

　　②存储器接口。包括两个方面：一是RAM接口，主要存储数据，采用PCI接口方式;二是Flash接口，主要存储操作系统及应用软件，采用并口形式与CPU相连。

　　③磁盘冗余阵列卡(RAID)接口。包括与CPU的接口和与磁盘阵列的接口。磁盘阵列主要用来存储网络用户资料，CPU通过磁盘阵列卡对磁盘阵列进行管理操作，允许一定的冗余来保证用户数据的安全。

　　2、软件设计

　　在整个软件设计中，应选择一个合适的操作系统。整个操作系统要求体积比较小、网络功能比较强、适于裁减、能被嵌入到Flash中，并且有网络管理和磁盘管理功能。针对这些要求，我们选择操作系统作为软件平台，对其内核进行裁减，从而实现嵌入式的功能。整个软件实现可分为以下几个部分。

　　2.1 内核的裁减

　　(1)内核简介

　　Linux内核主要由五部分构成：进程调度、内存管理、虚拟文件系统、网络接口以及进程间通信。进程调度负责控制进程对CPU的访问，调度程序使用一种策略确保所有的进程都能公平地访问CPU，并且确保内核在任意时刻能执行必要的硬件操作。内存管理负责管理系统的物理内存，实现多进程安全地共享计算机的内存;另外内存管理支持虚拟内存，使进程可以使用大于实际物理内存的内存地址空间，不用的内存址空间被导出到文件系统中，并在需要使用时再导回到物理内存中。虚拟文件系统通过将各种设备抽象为一种公共接口，屏蔽了各种硬件设备的细节。网络接口实现了对各种网络标准网络硬件的访问。进程间通信子系统实现了系统内进程间的多种通信机制。