[發明專利]一種基于SOC技術的FC網絡數據監控系統及方法

有效

• 申請號: 201310060776.8
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN103107923A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 胡鋼;邱昆;凌云;張品
• 申請（專利權）人: 成都成電光信科技有限責任公司
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26;H04L12/24;H04L29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及一種基于光纖通道協議(Fiber?Channel)的通信網絡交換和傳輸技術，具體涉及一種基于SOC技術的FC網絡數據監控系統及方法。

背景技術

軍用航空電子系統簡稱航電是戰機的“大腦”，它承載了決定戰機性能的通信/導航/識別(CNI)、電子戰等絕大多數任務。隨著戰機任務需求的提高及電子技術的發展，機載電子系統各個功能區內部和功能區之間都存在著各種傳輸要求，對帶寬和傳輸延時的要求越來越高。

隨著綜合化的深入，采用統一的光互聯網絡成為航空電子系統內部互聯的必然趨勢。光纖通道協議是美國國家標準協議委員會(ANSI)下屬的X3T11工作小組制定的一種具有高速串行能力的傳輸協議，具有高可靠性、高帶寬、實時性高的特點。在眾多的候選標準中，光纖通道協議脫穎而出，成為下一代戰機航空電子系統的互聯標準。

光纖通道數據監控系統的功能是對FC機載網絡進行數據的實時顯示和存儲，以及對存儲的數據進行即時分析處理。監控系統不僅可以接收FC交換機發送的FC數據，還可以直接與另一個FC監控系統進行互連。目前的商用光纖通道FC協議分析系統，如國外FINISAR公司、AM公司的產品，只能部分滿足光纖通道數據監控需求，僅支持短時(約幾秒鐘的高速突發數據)的監控和分析，并且需要板載大容量DDR2SDRAM存儲器和工控計算機。通常的FC網絡數據監控方案如圖1所示，包括1個FC數據接口卡模塊、1個Intel多核工控計算機主板和一塊磁盤陣列卡，以及外加一個SATA2磁盤陣列。FC網絡數據通過光纖進入數據接口卡，在FC數據接口卡上經過串并轉換、緩存，經PCI?Express總線送入工控計算機，工控計算機通過應用程序實時分析過濾輸入數據，并根據用戶需要，選擇相應的數據通過陣列卡存儲到磁盤陣列。

采用上述方案時，為了實時處理高達4Gb/s的FC網絡數據，FC數據接口卡需要大容量的DDR2SDRAM存儲器作為緩存(一般至少1GBYTE)；工控主板也必須是高性能的多核主板，才能對輸入數據進行高速監控存儲。上述方案有體積太大，功耗過高，成本高的缺點。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于SOC技術的FC網絡數據監控系統及方法，是一種對FC機載網絡進行數據的實時存儲，以及對存儲的數據進行即時分析、數據包過濾和分類處理的監控系統及方法。通過板載FPGA中設計的嵌入式microblaze處理器啟動DMA傳輸，以及高效率的流水線技術(避免了工控計算機的低效率、高功耗)，完成FC光纖通道接口到磁盤陣列的數據通道高速、無阻塞的轉發數據，實現了高速監控和存儲。既可以在功能上取代通常的FC網絡數據監控方案，又具有節約資源，體現低成本、低功耗、體積小的特點。

其技術方案如下：

一種基于SOC技術的FC網絡數據監控系統，包括1塊帶FC光接口和固態硬盤接口(SATA2)的嵌入系統控制板、一個由兩塊固態硬盤組成的磁盤陣列。通過光纖通道進入嵌入系統控制板的FC網絡數據，經過光電變換、串并轉換，由FC協議處理模塊解析得到FC幀格式的數據，以下稱為數據幀。根據數據過濾配置方案的不同，數據幀分為兩種數據流向。第一種數據流向：由FPGA中設計的嵌入式microblaze處理器對輸入的數據幀進行分析，選擇相應的數據幀通過固態硬盤接口存儲到磁盤陣列中；第二種數據流向：數據幀先緩存到DDR2SDRAM存儲器，通過中斷信號將指定數據幀從USB3.0接口轉發至用戶處理板。USB3.0接口轉發數據需要單獨的USB控制器芯片進行控制。

進一步優選，通過單個大容量FPGA主芯片實現多個固態硬盤的控制和FC光纖通道協議以及USB3.0通信管理，板載FPGA中設計的嵌入式microblaze處理器啟動DMA傳輸(避免了采用專用處理器)，以及高效率的流水線技術(避免了工控計算機的低效率、高功耗)，完成FC光纖通道接口到磁盤陣列的數據通道高速、無阻塞的轉發數據。降低了系統成本和功耗，實現在峰值數據速率(400MByte/s)下的長時間連續存儲的高性能，達到了高速度、低功耗、長時間監控和存儲的應用要求。

一種基于SOC技術的FC網絡數據監控方法，包括以下步驟：

(1)上電后，FPGA從固態硬盤中加載啟動配置文件和過濾配置文件，解析文件內容，配置啟動條件和數據幀過濾條件；

(2)等待啟動幀，當收到啟動幀時，開始記錄經過數據過濾配置方案的數據幀；

(3)根據數據過濾配置方案的不同，記錄的數據幀分為兩種數據流向：