基于FPGA和RAID技术的大容量存储刀片制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于FPGA与RAID技术的大容量存储刀片。该存储刀片包括：FPGA模块、RAID模块以及均与所述FPGA模块连接的板载SPI FLASH、DDR3存储器、RJ45连接器和VPX连接器；所述FPGA模块包括PL端和PS端，所述RAID模块包括多个mSATA固态硬盘；所述PL端和所述PS端通过AXI总线通讯；所述PL端通过SATA IP核与多个所述mSATA固态硬盘互联；所述板载SPI FLASH用于存储所述PL端的逻辑和所述PS端的Linux。本实用新型专利技术可以节约PCB布局空间，减少PCB设计难度，降低功耗。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA和RAID技术的大容量存储刀片
本技术涉及存储设备
，尤其涉及一种基于FPGA和RAID技术的大容量存储刀片。
技术介绍
随着高分辨雷达带宽的增加和超高速采集技术的发展，数字雷达系统在数据实时存储过程中，要求存储设备具有长时间提供连续高速的存储性能。为满足大容量的需求，独立冗余磁盘阵列(RedundantArrayofIndependentDisk，RAID)技术可以充分发挥出多块硬盘的优势，提升硬盘速度，增大容量，提供容错功能以确保数据安全性，且易于管理，在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作，不会受到损坏硬盘的影响。目前比较常见的是2U存储服务器，通常采用x86处理器外挂RAID阵列卡配以相应数量硬盘的方式实现，而将x86处理器作为管理器无法实现性能与功耗的高收益比。
技术实现思路
针对现有采用x86处理器作为管理器的存储服务器所存在的性能与功耗的收益较差问题，本技术提供一种基于FPGA和RAID技术的大容量存储刀片，功耗低且具有高速大容量的存储性能。本技术提供的一种基于FPGA和RAID技术的大容量存储刀片，包括：FPGA模块、RAID模块以及均与所述FPGA模块连接的板载SPIFLASH、DDR3存储器、RJ45连接器和VPX连接器；所述FPGA模块包括PL端和PS端，所述RAID模块包括多个mSATA固态硬盘；所述PL端和所述PS端通过AXI总线通讯；所述PL端通过SATAIP核与多个所述mSATA固态硬盘互联；所述板载SPIFLASH用于存储所述PL端的逻辑和所述PS端的Linux。进一步地，所述PS端通过SDIO接口外接有板载EMMC颗粒。进一步地，所述PL端通过两路SRIOx4接口连接所述VPX连接器，经由所述VPX连接器与第三方设备互联。进一步地，所述FPGA模块还通过第一路RGMII接口与第一88E1512芯片互联，所述第一88E1512芯片连接所述VPX连接器，经由所述VPX连接器对外提供SerDes网络；以及通过第二路RGMII接口与第二88E1512芯片互联，所述第二88E1512芯片连接RJ45连接器，经由所述RJ45连接器对外提供MDI网络。进一步地，所述存储刀片还包括：板级健康管理控制器，用于实时获取所述存储刀片的功耗和温度。进一步地，所述板级健康管理控制器采用GD32单片机。进一步地，所述FPGA模块采用XC7Z045芯片。进一步地，所述存储刀片还包括供电模块，所述供电模块连接所述VPX连接器，通过所述VPX连接器接入直流12V电压；所述供电模块包括直流降压电源和LDO模块，用于输出各模块所需电压。本技术的有益效果：本技术实施例提供的基于FPGA和RAID技术的大容量存储刀片，采用FPGA作为RAID控制器及应用管理处理器替代了传统的x86处理器外挂RAID阵列卡+SRIO控制器的方式，RAID模块采用mSATA固态盘方式，较通常的2.5英寸SSD可节省大量空间，使得单板集成更多存储盘成为可能，有效节约了PCB布局空间并减少了PCB设计难度。并且，单FPGA解决方案拥有更低的功耗(低于10瓦，功耗不包含存储盘)，相较于传统方式产生几十瓦的功耗(一般功耗高于25瓦，功耗不包含存储盘)，可以使得该大容量存储刀片在无风扇的环境下运行。附图说明图1为本技术实施例提供的一种基于FPGA与RAID技术的大容量存储刀片的逻辑结构框图；图2为本技术实施例提供的一种基于FPGA与RAID技术的大容量存储刀片的结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种基于FPGA与RAID技术的大容量存储刀片中供电模块的电源分布及时序示意图；图4为本技术实施例提供的一种基于FPGA与RAID技术的大容量存储刀片的数据存取方法的数据流向示意。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，本技术实施例提供一种基于FPGA与RAID技术的大容量存储刀片，该存储刀片包括：FPGA模块、RAID模块以及均与所述FPGA模块连接的板载SPIFLASH、DDR3存储器、RJ45连接器和VPX连接器；所述FPGA模块包括PL端和PS端，所述RAID模块包括多个mSATA固态硬盘；所述PL端和所述PS端通过AXI总线通讯；所述PL端通过SATAIP核与多个所述mSATA固态硬盘互联；所述板载SPIFLASH用于存储所述PL端的逻辑和所述PS端的Linux。具体地，本实施例中，对外数据存储采用SRIO接口，FPGAPL端采用SRIOIP核，固化2路x4SRIO接口经由VPX连接器与外部互通，总线速度可达50Gbps(2*4*6.25Gbps＝50Gbps)。作为一种可实施方式，FPGA选用Xilinx公司的XC7Z045芯片，PL和PS均含有DDR控制器，为了获得最大限度的缓存空间，PL端DDR采用2颗板贴DDR3，总容量1GB；PS端DDR采用4颗板贴DDR3，总容量2G。板载SPIFLASH的容量及规格选用32MBQSPIFLASH。RATD模块由8块mSATA盘组成，每块mSATA容量为1TB。FPGAPL端采用SATAIP核以SATA3.0协议与mSATA互联，使用RAID0模式时可提供8TB(1TBx8＝8TB)的存储空间。实际应用中，如图2所示，该大容量存储刀片基于VPX架构，采用标准6U尺寸规格，233.35mmx160mm。本技术实施例提供的基于FPGA和RAID技术的大容量存储刀片，采用FPGA作为RAID控制器及应用管理处理器替代了传统的x86处理器外挂RAID阵列卡+SRIO控制器的方式，RAID模块采用mSATA固态盘方式，较通常的2.5英寸SSD可节省大量空间，使得单板集成更多存储盘成为可能，有效节约了PCB布局空间并减少了PCB设计难度。并且，单FPGA解决方案拥有更低的功耗(低于10瓦)，相较于传统方式产生几十瓦的功耗(一般功耗高于25瓦)，可以使得该大容量存储刀片在无风扇的环境下运行。在上述实施例的基础上，为了方便存储日志文件及其他用户文件，所述PS端通过SDIO接口外接有板载EMMC颗粒。所述PL端通过两路SRIOx4接口连接所述VPX连接器，经由所述VPX连接器与第三方设备互联。所述FPGA模块还通过第一路RGMII接口与第一88E1512芯片互联，所述第一88E1512芯片连接所述VPX连接器，经由所述VPX连接器对外提供SerDes网络；以及通过第二路RGMII接口与第二88E1512芯片互联，所述第二88E1512芯片连接RJ4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于FPGA和RAID技术的大容量存储刀片，其特征在于，包括：FPGA模块、RAID模块以及均与所述FPGA模块连接的板载SPI FLASH、DDR3存储器、RJ45连接器和VPX连接器；/n所述FPGA模块包括PL端和PS端，所述RAID模块包括多个mSATA固态硬盘；所述PL端和所述PS端通过AXI总线通讯；所述PL端通过SATA IP核与多个所述mSATA固态硬盘互联；所述板载SPI FLASH用于存储所述PL端的逻辑和所述PS端的Linux。/n

【技术特征摘要】
1.基于FPGA和RAID技术的大容量存储刀片，其特征在于，包括：FPGA模块、RAID模块以及均与所述FPGA模块连接的板载SPIFLASH、DDR3存储器、RJ45连接器和VPX连接器；
所述FPGA模块包括PL端和PS端，所述RAID模块包括多个mSATA固态硬盘；所述PL端和所述PS端通过AXI总线通讯；所述PL端通过SATAIP核与多个所述mSATA固态硬盘互联；所述板载SPIFLASH用于存储所述PL端的逻辑和所述PS端的Linux。


2.根据权利要求1所述的大容量存储刀片，其特征在于，所述PS端通过SDIO接口外接有板载EMMC颗粒。


3.根据权利要求1所述的大容量存储刀片，其特征在于，所述PL端通过两路SRIOx4接口连接所述VPX连接器，经由所述VPX连接器与第三方设备互联。


4.根据权利要求1所述的大容量存储刀片，其特征在于，所述FPGA模块还通过第一路RGMII接口与第一8...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨骁，张谋晶，周超，
申请(专利权)人：上海领存信息技术有限公司，深圳市领存技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31