[發(fā)明專利]一種基于AFDX的機(jī)載數(shù)據(jù)存儲資源分布式共享網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

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• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN108809863A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 遲鵬程;吳伯春;任金牛;周海兵;盤勇軍;王嘉良;吳林峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: H04L12/931
• 分類號: H04L12/931;H04L29/08;H04L12/40
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明涉及一種基于AFDX的機(jī)載數(shù)據(jù)存儲資源分布式共享網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。結(jié)合NVMe和AFDX提出機(jī)載數(shù)據(jù)存儲資源分布式共享架構(gòu)設(shè)計。NVMe是PCIe總線上的一層協(xié)議，面向的是固態(tài)電子盤設(shè)備，具有高帶寬、低延遲等優(yōu)點(diǎn)。AFDX是一種機(jī)載數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，具有強(qiáng)可靠性。針對目前機(jī)載存儲資源分散、利用率低、IO訪問路徑冗長等缺點(diǎn)，本發(fā)明提出將AFDX移植到存儲節(jié)點(diǎn)上形成一層底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，縮短IO訪問路徑，并通過成熟的NVMe協(xié)議提高訪問帶寬。

技術(shù)領(lǐng)域

AFDX是航空領(lǐng)域常用的網(wǎng)絡(luò)總線，它將航電系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾侍嵘搅?00/1000Mbps，PCIe總線是常見的高速串行總線。本專利提出的方法結(jié)合了兩種總線的優(yōu)點(diǎn)提高了機(jī)載環(huán)境下數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取⒖煽啃砸约巴瓿闪藱C(jī)載數(shù)據(jù)全機(jī)共享。PCIe總線跑gen 2.0,協(xié)議為NVMe.通過AFDX形成存儲系統(tǒng)中的底層總線數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，滿足機(jī)載分布式存儲設(shè)備的資源共享，為機(jī)載客戶端設(shè)備提供更好的存儲服務(wù)。

背景技術(shù)

航空機(jī)載設(shè)備之間的通訊和數(shù)據(jù)交換，是整個機(jī)載航電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一。隨著航空工程的不斷發(fā)展，機(jī)載航電系統(tǒng)對數(shù)據(jù)總線的要求進(jìn)一步提高，需要先進(jìn)的高速總線來支持各個電子設(shè)備之間高速、實(shí)時的數(shù)據(jù)傳輸。另一方面，機(jī)載設(shè)備的數(shù)據(jù)目前處于分布但不共享的狀態(tài)，不同系統(tǒng)、不同設(shè)備之間的存儲資源無法進(jìn)行共享和低延遲快速的數(shù)據(jù)交互。因此，研制一種通用化、高效率可共享的機(jī)載數(shù)據(jù)存儲共享架構(gòu)對未來航空工程應(yīng)用具有重要意義。針對航空高可靠性要求和高帶寬的數(shù)據(jù)特性，AFDX成為該存儲架構(gòu)共享網(wǎng)絡(luò)的選擇。傳統(tǒng)的機(jī)載存儲接口大部分采用SATA總線，而且目前SATAIII已經(jīng)極限，沒有可進(jìn)一步提高的余地。PCIe是目前常用的設(shè)備內(nèi)板間互聯(lián)高速總線，而它也正成為以后存儲產(chǎn)品的主流接口總線，具有高速、低延遲的特性，IO訪問路徑短，延遲相比傳統(tǒng)存儲產(chǎn)品接口低50％，在此基礎(chǔ)上，NVMe協(xié)議的提出規(guī)范了PCIe接口的存儲產(chǎn)品。目前傳統(tǒng)的機(jī)載設(shè)備網(wǎng)絡(luò)大部分是基于光纖協(xié)議的主干網(wǎng)，所有節(jié)點(diǎn)設(shè)備掛入主干網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，但是每個節(jié)點(diǎn)設(shè)備的存儲資源由自身管理，導(dǎo)致整個飛機(jī)的存儲資源分散不共享，而且所有數(shù)據(jù)的交互都需要經(jīng)過前端的機(jī)載設(shè)備進(jìn)入主干網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，IO訪問路徑冗長，資源利用率差。基于目前的現(xiàn)狀，提出一種適用于飛機(jī)的高帶寬、低延遲、存儲資源共享的分布式存儲架構(gòu)設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的

本發(fā)明結(jié)合NVMe和AFDX提出機(jī)載數(shù)據(jù)存儲資源分布式共享架構(gòu)設(shè)計。NVMe是PCIe總線上的一層協(xié)議，面向的是固態(tài)電子盤設(shè)備，具有高帶寬、低延遲等優(yōu)點(diǎn)。AFDX是一種機(jī)載數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，具有強(qiáng)可靠性。針對目前機(jī)載存儲資源分散、利用率低、IO訪問路徑冗長等缺點(diǎn)，本專利創(chuàng)新性的提出將AFDX移植到存儲節(jié)點(diǎn)上形成一層底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，縮短IO訪問路徑，并通過成熟的NVMe協(xié)議提高訪問帶寬。

技術(shù)方案

本發(fā)明提供一種基于AFDX的機(jī)載數(shù)據(jù)存儲資源分布式共享網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括光纖交換機(jī)、多個客戶端、多個存儲器和AFDX交換機(jī)；所述的AFDX交換機(jī)具有數(shù)據(jù)通訊接口，且AFDX交換機(jī)通過AFDX網(wǎng)絡(luò)與多個存儲器連接，每個存儲器與對應(yīng)的一個客戶端通過PCI-E接口連接，所有客戶端均與光纖交換機(jī)通過FC-AE總線連接，光纖交換機(jī)具有數(shù)據(jù)通訊接口。

本發(fā)明以AFDX網(wǎng)絡(luò)總線作為底層存儲體之間的數(shù)據(jù)交互總線，內(nèi)部經(jīng)過PCIe總線傳輸?shù)酱鎯橘|(zhì)上進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，實(shí)現(xiàn)光纖主干網(wǎng)絡(luò)和底層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)分離，從而減少光纖主干網(wǎng)絡(luò)的帶寬占用。客戶端運(yùn)行一套數(shù)據(jù)管理配置軟件，根據(jù)配置進(jìn)行數(shù)據(jù)底層自發(fā)數(shù)據(jù)讀寫。如客戶端1發(fā)起一個讀任務(wù)后，通過配置軟件查詢到所需數(shù)據(jù)存儲具體位置(例存儲體n中)，那么直接將存儲體n中的數(shù)據(jù)經(jīng)過AFDX交換機(jī)底層網(wǎng)絡(luò)讀到客戶端1的緩存中進(jìn)行計算運(yùn)用，整個數(shù)據(jù)搬移過程不需要經(jīng)過光纖交換機(jī)。

附圖說明

圖1為一種基于AFDX的機(jī)載數(shù)據(jù)存儲資源分布式共享網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能框圖；

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種基于AFDX的機(jī)載數(shù)據(jù)存儲資源分布式共享網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括光纖交換機(jī)、客戶端、存儲器和AFDX交換機(jī)；所述的AFDX交換機(jī)具有數(shù)據(jù)通訊接口，且AFDX交換機(jī)通過AFDX網(wǎng)絡(luò)與存儲器連接，存儲器與客戶端通過PCI-E接口連接，客戶端與光纖交換機(jī)通過FC-AE總線連接，光纖交換機(jī)具有數(shù)據(jù)通訊接口。