光纤通道适配器驱动程序的研究与实现

摘要

近几年，随着云存储概念的热烈讨论和云存储相关技术的快速发展，网络存储技术也受到越来越多的重视和关注。其中最不容忽视的就是存储区域网（Storage Area Network，SAN）技术。存储区域网以网络的方式将服务器与外接存储设备连接起来，是一种具备大容量、高性能和高可靠性等优点的存储架构。作为SAN技术的一种，基于光纤通道技术的FC SAN目前广泛应用于大型企业级存储方案。
　　尽管对于存储的需求一直有增无减，但国内在这一领域研究相对仍然较少，能用于实际应用的产品更是凤毛麟角。因此本课题着眼于光纤通道适配器驱动程序的研究之上，希望能够在这一方面作出有益的贡献。光纤通道适配器是服务器接入FC SAN不可或缺的设备，提供了服务器内部I/O通道（通常是PCI）与存储系统的I/O通道（即光纤通道）之间的物理连接。
　　本文首先详细分析了与光纤通道适配器相关的原理和协议，包括处于最上层的SCSI协议、最底层的光纤通道协议以及作为映射层的FCP协议。然后在现有的底层硬件条件下，设计了符合光纤通道适配器功能的分成多个模块的驱动程序。在具体实现方面，选择Xilinx FPGA开发板ml555作为底层硬件平台，完成编写了适用于Linux操作系统2.6.31内核版本的驱动代码，并对各项实现细节也做了详尽的阐述。最后根据设计和实现方案搭建了测试环境，对光纤通道适配器驱动程序的各项功能进行了考察，重点测试了读写性能并且对测试结果进行了分析。

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缩略语表

第一章 引言

1.1 光纤通道存储区域网络

1.2 光纤通道适配器

1.3 国内外研究进展

1.4 本课题的研究目的与内容

第二章 光纤通道适配器相关原理和协议

2.1 光纤通道

2.2 SCSI

2.3 FCP

2.4 本章小结

第三章 光纤通道适配器驱动设计

3.1 底层硬件简介

3.2 驱动总体设计

3.3 初始化模块

3.4 帧收发模块

3.5 登录模块

3.6 FCP协议模块

3.7 SCSI协议模块

3.8 差错检测处理模块

3.9 本章小结

第四章 光纤通道适配器驱动程序实现

4.1 关键数据结构

4.2 驱动模块加载与卸载

4.3 PCI设备驱动

4.4 SCSI主机驱动

4.5 中断处理

4.6 内核线程

4.7 差错检测处理

4.8 本章小结

第五章 样机测试及分析

5.1 测试环境及软硬件配置

5.2 测试过程及结果分析

5.3 本章小结

第六章 结束语

6.1 本文的工作

6.2 未来研究工作

致谢

参考文献