CN211506479U - 一种9u vpx数据存储服务器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种9U VPX数据存储服务器。该数据存储服务器包括：9U VPX机箱、位于所述机箱内部的具有多个槽位的VPX背板以及分别插入所述槽位的国产飞腾计算刀片、数据存储刀片、多端口光纤接口刀片和RapidIO交换刀片；所述多端口光纤接口刀片、国产飞腾计算刀片、RapidIO交换刀片和数据存储刀片之间通过双星型RapidIO交换网络互连。本实用新型提供的数据存储服务器是一款自主可控、高性能、高速实时的记录&回放数据存储服务器，可被广泛用于各类雷达记录仪、光纤记录设备中。
Description
技术领域
本实用新型涉及存储设备技术领域，尤其涉及一种9U VPX数据存储服务器。
背景技术
随着卫星导航、雷达等设备探测精度的提高，需要存储和记录数据越来越多，对数据存储服务器的性能要求也越来越高。
目前，很多存储系统仍采用PCI、USB和SATA2.0等接口，接口传输速率低；例如，中国专利文献CN105759247A公开了一种雷达综合记录仪，其中的雷达综合记录仪采用的就是PCI总线，带宽为133MBps，速度较慢。或者使用FLASH作为存储单元，而使用FLASH的存储系统大多使用异步操作模式，其存储容量小，存储速度低，数据带宽小，不能满足高速实时数据信息的处理及分发、存储和回放功能。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种9U VPX数据存储服务器。
本实用新型提供的一种9U VPX数据存储服务器，包括：9U VPX机箱、位于所述机箱内部的具有多个槽位的VPX背板以及分别插入所述槽位的国产飞腾计算刀片、数据存储刀片、多端口光纤接口刀片和RapidIO交换刀片；
所述多端口光纤接口刀片、国产飞腾计算刀片、RapidIO交换刀片和数据存储刀片之间通过双星型RapidIO交换网络互连。
进一步地，所述国产飞腾计算刀片采用FT-1500A/16核处理器。
进一步地，所述数据存储刀片的处理器采用xc7z045芯片。
进一步地，所述xc7z045芯片的PL端输出两路SRIO X4总线，通过所述SRIO X4总线和所述RaipdIO交换刀片互连，所述SRIO X4总线上的SRIO接口的每个lane带宽为5Gbps。
进一步地，所述xc7z045芯片的PL端还输出8路用于连接msata盘的SATA3.0接口。
进一步地，所述RapidIO交换刀片与多端口光纤接口刀片、国产飞腾计算刀片、数据存储刀片之间分别通过至少8路5Gbps SRIOX4总线进行互连。
进一步地，所述多端口光纤接口刀片的控制器采用xc7v690t芯片。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型提供的9U VPX数据存储服务器，采用两路SRIO X4总线，每个lane的带宽为5Gbps，因此本实用新型的数据存储服务器可以提供5GBps(40Gbps)的总线带宽；
(2)采用VPX机箱，遵循Vita65-2010(OpenVPX规范)，槽位定义具备通用性、互换性和扩展性，功能刀片槽位可以混插，因此可以满足按需调整主控板和存储板的需求。
(3)相比于现有采用x86架构主板的存储系统，本实用新型采用国产飞腾FT1500A/16处理器作为主控制器，能提高自主安全可控存储能力。
(4)本实用新型中的数据存储刀片可以插入8个msata盘，本地存盘速度可以达到3.2GBps，存储容量最大可以至8TB。
(5)本实用新型提供的数据存储服务器整机可以根据用户要求，多插入几个数据存储刀片，成倍扩展数据带宽和存储容量。
(6)本实用新型中，可以在国产飞腾计算刀片的麒麟操作系统上架设集群软件，采用4块国产飞腾计算刀片时，其理论峰值浮点计算能力可达384GFLOPS。
(7)本实用新型中的每个光纤接口刀片可以扩展16路光纤接口，采用2个光纤接口刀片就可以扩展多达32路光纤口接入，并可按需扩展。
(8)本实用新型中，采用冗余的双星型RapidIO交换网络，一旦出现主交换网络故障，业务平滑可迁移至备用交换网络。
(9)本实用新型提供的数据存储服务器整机记录、回放带宽高达2.5GBps，可以满足海量实时数据的记录、存储和回放需求。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种9U VPX数据存储服务器的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种基于9U VPX数据存储服务器的数据处理方法的原理示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一种基于9U VPX数据存储服务器的软件总体架构框图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供一种9U VPX数据存储服务器，包括：9U VPX机箱、位于所述机箱内部的具有多个槽位的VPX背板以及分别插入所述槽位的国产飞腾计算刀片、数据存储刀片、多端口光纤接口刀片和RapidIO交换刀片；所述多端口光纤接口刀片、国产飞腾计算刀片、RapidIO交换刀片和数据存储刀片之间通过双星型RapidIO交换网络互连。
作为一种可实施方式，本实施例中，采用19英寸上架式9U VPX机箱(宽482.6mm*高400mm*深330mm)，机箱内部如图1所示，VPX背板包括8个功能槽位和2个交换槽位。所述8个功能槽位分别为：4个用于插入国产飞腾计算刀片的槽位、2个用于插入数据存储刀片的槽位和2个用于插入多端口光纤接口刀片的槽位；所述2个交换槽位用于插入RapidIO交换刀片。对应地，本实施例中的数据存储服务器包括4个国产飞腾计算刀片、2个数据存储刀片、2个多端口光纤接口刀片和2个RapidIO交换刀片。
此外，本实施例中的数据存储服务器整机对外提供串口、网口等必要调试接口，用于和上位机进行通信。
在上述实施例的基础上，国产飞腾计算刀片采用FT-1500A/16核处理器，该处理器的理论峰值能力计算性能为96GFlops@1.5GHz，因此，采用4块FT-1500A/16核处理器足够保证整机不小于380Gflops的计算能力。
数据存储刀片的处理器采用xilinx公司的xc7z045芯片。所述xc7z045芯片的PL端输出两路SRIO X4总线，通过所述SRIO X4总线和所述RaipdIO交换刀片互连，所述SRIO X4总线上的SRIO接口的每个lane带宽为5Gbps，因此两路SRIO X4接口可达40Gbps的带宽。所述xc7z045芯片的PL端还输出8路用于连接msata盘的SATA 3.0接口，每个msata盘的容量可以达到1TB，存储带宽为450MB/s，8个msata组RAID0，因此整机存储容量≥8TB，存储带宽≥20Gbps，可以满足整机的存储容量和带宽。
RapidIO交换刀片与多端口光纤接口刀片、国产飞腾计算刀片、数据存储刀片之间分别通过至少8路5Gbps SRIO X4总线进行互连，因此可满足整机中其他功能刀片到RapidIO交换刀片的互连总线的带宽为5Gbps*4，从而保证存盘路径的带宽大于等于20Gbps。
多端口光纤接口刀片的控制器采用xilinx公司的xc7v690t芯片。该芯片可以将外部16路Aurora数据转换为内部两路通信SRIO X4数据，因此可以允许接入16路Aurora光纤数据，每路Aurora数据满足至少3.125Gbps的带宽，从而满足以20Gbps的数据带宽将数据记录到数据存储刀片中。
本实用新型提供的数据存储服务器，可担负雷达前端射频数据、任务数据等多种类型数据信息的记录存储和数据管理任务，其主要功能包括：支持高速实时数据信息的处理及分发功能；支持海量实时数据的记录、存储和回放功能；支持FPGA软件的动态在线重构的功能。因此，本实用新型提供的数据存储服务器是一款自主可控、高性能、高速实时的记录&回放数据存储服务器，可被广泛用于各类雷达记录仪、光纤记录设备中。
基于上述的9U VPX数据存储服务器，本实用新型实施例还提供一种数据处理方法，包括：数据存储和/或读取的步骤。其中：
数据记录存储的步骤，具体为：待存储数据通过光纤接口进入多端口光纤接口刀片；所述多端口光纤接口刀片将所述待存储数据转发至RapidIO交换刀片；所述RapidIO交换刀片将所述待存储数据转发至数据存储刀片；
数据回放读取的步骤，具体为：从数据存储刀片中读取待读取数据，将所述待读取数据转发至RapidIO交换刀片；所述RapidIO交换刀片将所述待读取数据转发至多端口光纤接口刀片；通过光纤接口从所述多端口光纤接口刀片读取所述待读取数据。
具体地，上述过程即为数据通过光纤接口记录至大容量存储刀片中，或从大容量存储刀片中回放出来。如图2中的①序号所示路径：存储路径：从外部一个或多个光纤接口—>RapidIO交换刀片—>交换网络—>大容量数据存储刀片；以及读取或回放路径：从大容量数据存储刀片—>交换网络—>RapidIO交换刀片—>一个或多个光纤接口。①序号所示路径承载数据率可以满足20Gbps的通信速率要求(输入输出总和)。
在上述实施例的基础上，所述数据处理方法，还包括：上位机从数据存储刀片选择指定文件，将所述指定文件转发至国产飞腾计算刀片进行处理，将国产飞腾计算刀片处理后的文件再存储至数据存储刀片的步骤。
具体地，上位机调用数据存储刀片上的指定文件，通过RapidIO交换刀片发送至国产飞腾计算刀片后，开始启用飞腾计算刀片上的集群软件进行数据处理。如图2中的②序号所示路径。该路径承载数据率可以满足1Gbps的通信速率要求(输入输出总和)。
在上述各实施例的基础上，所述数据处理方法，还包括：上位机从数据存储刀片选择指定文件进行上传和/或下载的步骤。
具体地，如图2中的③序号所示路径。该路径承载数据率可以满足1Gbps的通信速率要求(输入输出总和)。
如图3所示，本实用新型实施例还提供了一种9U VPX数据存储服务器的软件总体架构框图，软件部分主要包括：上位机管理软件、多端口光纤接口刀片软件、飞腾计算刀片软件、交换网络路由软件和数据存储刀片软件。其中：
多端口光纤接口刀片软件(基于Virtex-7系列FPGA)：实现16路光口+两路SRIO X4等接口数据传输。光口传输使用FPGA GTX实现，支持链路速率可调节。单个光口最高速率2.5Gbps，考虑到协议损耗，单路最高有效宽带2Gbps，16路有效宽带总和为32Gbps，满足整机实际需求总和20Gbps的数据带宽要求。GTX链路协议选用AURORA协议，选用帧模式，AURORA协议自身带有流控功能，可以保证接收缓冲区写满的情况下数据不丢。RapidIO数据通信则通过SRIO DMA(共享内存)读写的方式，两路SRIO X4总线的有效宽带可以达到32Gbps，满足整机20Gbps带宽要求。此外，FPGA内设置有一套FLASH烧写的逻辑，上位机通过以太网下载BIN文件给RapidIO交换刀片，并通过SRIO的doorbell指令进行FPGA配置FLASH的在线烧写，从而实现FPGA重构功能。
飞腾计算刀片软件(基于国产飞腾FT-1500A/16核处理器)：飞腾计算刀片使用国产银河麒麟操作系统，加载板级SRIO驱动，通过RapidIO的SRIO DMA读写的方式来实现数据通信，接收来自数据存储刀片通过交换网络路由来的数据并进行处理，并将处理结果返回给数据存储刀片。
数据存储刀片软件(基于Zynq-7系列FPGA)：在FPGA的PL端，由FPGAIPCore实现SRIO X4及SATA3.0HOST功能；8块SATA SSD组成的RAID阵列，支持RAID0、RAID1和RAID3三种RAID模式，RAID模式在线可设定。通过RAID3模式，可实现指定故障msata SSD的数据恢复重建。在FPGA的PS端(基于PETALINUX操作系统)，主要功能包含文件读写、文件信息记录(以数据库方式)、文件检索、文件回放、与上位机管理软件交互等功能。在PS端软件中，主要包含两个进程，一是记录和回放进程，二是数据库管理进程，两个进程间通过进程管道进行通信。其中：记录和回放进程，将多端口光纤接口刀片接收的数据以文件形式存入数据存储刀片，并文件信息通过进程管道发给数据库管理进程，数据库管理进程将文件信息写入数据库方便检索，每路光口数据以单独文件存取，以免数据混乱。需要说明的是，由于关系到大数据收发，所以将与上位机管理软件部分划入记录和回放进程，该进程要负责接收和处理上位机发来的检索、文件回放、文件操作等指令；回放路径包含两种，一是回放至光口，二是回放至飞腾计算刀片进行处理并将处理结果返回给数据存储刀片进行文件信息记录和文件存储。
上位机管理软件：为了方便客户更好地查看文件信息，上位机管理软件包含文件检索、文件操作、文件回放、采集控制、功能测试等内容。此外还需要加入PCIE光纤卡驱动及网络SOCKET编程等功能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种9U VPX数据存储服务器，其特征在于，包括：9U VPX机箱、位于所述机箱内部的具有多个槽位的VPX背板以及分别插入所述槽位的国产飞腾计算刀片、数据存储刀片、多端口光纤接口刀片和RapidIO交换刀片；
所述多端口光纤接口刀片、国产飞腾计算刀片、RapidIO交换刀片和数据存储刀片之间通过双星型RapidIO交换网络互连。
2.根据权利要求1所述的数据存储服务器，其特征在于，所述国产飞腾计算刀片采用FT-1500A/16核处理器。
3.根据权利要求1所述的数据存储服务器，其特征在于，所述数据存储刀片的处理器采用xc7z045芯片。
4.根据权利要求3所述的数据存储服务器，其特征在于，所述xc7z045芯片的PL端输出两路SRIO X4总线，通过所述SRIO X4总线和所述RaipdIO交换刀片互连，所述SRIO X4总线上的SRIO接口的每个lane带宽为5Gbps。
5.根据权利要求3所述的数据存储服务器，其特征在于，所述xc7z045芯片的PL端还输出8路用于连接msata盘的SATA 3.0接口。
6.根据权利要求1所述的数据存储服务器，其特征在于，所述RapidIO交换刀片与多端口光纤接口刀片、国产飞腾计算刀片、数据存储刀片之间分别通过至少8路5Gbps SRIO X4总线进行互连。
7.根据权利要求1所述的数据存储服务器，其特征在于，所述多端口光纤接口刀片的控制器采用xc7v690t芯片。
Priority Applications (1)
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| CN202020476640.0U CN211506479U (zh) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | 一种9u vpx数据存储服务器 |
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| CN202020476640.0U CN211506479U (zh) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | 一种9u vpx数据存储服务器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115225650A (zh) * | 2021-04-19 | 2022-10-21 | 深圳市亿威尔信息技术股份有限公司 | 雷达存储与记录方法、系统、电子设备及存储介质 |
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2020
- 2020-04-03 CN CN202020476640.0U patent/CN211506479U/zh active Active
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