[发明专利]一种基于SOC技术的FC网络数据监控系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种基于光纤通道协议(Fiber Channel)的通信网络交换和传输技术，具体涉及一种基于SOC技术的FC网络数据监控系统及方法。

背景技术

军用航空电子系统简称航电是战机的“大脑”，它承载了决定战机性能的通信/导航/识别(CNI)、电子战等绝大多数任务。随着战机任务需求的提高及电子技术的发展，机载电子系统各个功能区内部和功能区之间都存在着各种传输要求，对带宽和传输延时的要求越来越高。

随着综合化的深入，采用统一的光互联网络成为航空电子系统内部互联的必然趋势。光纤通道协议是美国国家标准协议委员会(ANSI)下属的X3T11工作小组制定的一种具有高速串行能力的传输协议，具有高可靠性、高带宽、实时性高的特点。在众多的候选标准中，光纤通道协议脱颖而出，成为下一代战机航空电子系统的互联标准。

光纤通道数据监控系统的功能是对FC机载网络进行数据的实时显示和存储，以及对存储的数据进行即时分析处理。监控系统不仅可以接收FC交换机发送的FC数据，还可以直接与另一个FC监控系统进行互连。目前的商用光纤通道FC协议分析系统，如国外FINISAR公司、AM公司的产品，只能部分满足光纤通道数据监控需求，仅支持短时(约几秒钟的高速突发数据)的监控和分析，并且需要板载大容量DDR2SDRAM存储器和工控计算机。通常的FC网络数据监控方案如图1所示，包括1个FC数据接口卡模块、1个Intel多核工控计算机主板和一块磁盘阵列卡，以及外加一个SATA2磁盘阵列。FC网络数据通过光纤进入数据接口卡，在FC数据接口卡上经过串并转换、缓存，经PCI Express总线送入工控计算机，工控计算机通过应用程序实时分析过滤输入数据，并根据用户需要，选择相应的数据通过阵列卡存储到磁盘阵列。

采用上述方案时，为了实时处理高达4Gb/s的FC网络数据，FC数据接口卡需要大容量的DDR2SDRAM存储器作为缓存(一般至少1GBYTE)；工控主板也必须是高性能的多核主板，才能对输入数据进行高速监控存储。上述方案有体积太大，功耗过高，成本高的缺点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于SOC技术的FC网络数据监控系统及方法，是一种对FC机载网络进行数据的实时存储，以及对存储的数据进行即时分析、数据包过滤和分类处理的监控系统及方法。通过板载FPGA中设计的嵌入式microblaze处理器启动DMA传输，以及高效率的流水线技术(避免了工控计算机的低效率、高功耗)，完成FC光纤通道接口到磁盘阵列的数据通道高速、无阻塞的转发数据，实现了高速监控和存储。既可以在功能上取代通常的FC网络数据监控方案，又具有节约资源，体现低成本、低功耗、体积小的特点。

其技术方案如下：

一种基于SOC技术的FC网络数据监控系统，包括1块带FC光接口和固态硬盘接口(SATA2)的嵌入系统控制板、一个由两块固态硬盘组成的磁盘阵列。通过光纤通道进入嵌入系统控制板的FC网络数据，经过光电变换、串并转换，由FC协议处理模块解析得到FC帧格式的数据，以下称为数据帧。根据数据过滤配置方案的不同，数据帧分为两种数据流向。第一种数据流向：由FPGA中设计的嵌入式microblaze处理器对输入的数据帧进行分析，选择相应的数据帧通过固态硬盘接口存储到磁盘阵列中；第二种数据流向：数据帧先缓存到DDR2SDRAM存储器，通过中断信号将指定数据帧从USB3.0接口转发至用户处理板。USB3.0接口转发数据需要单独的USB控制器芯片进行控制。

进一步优选，通过单个大容量FPGA主芯片实现多个固态硬盘的控制和FC光纤通道协议以及USB3.0通信管理，板载FPGA中设计的嵌入式microblaze处理器启动DMA传输(避免了采用专用处理器)，以及高效率的流水线技术(避免了工控计算机的低效率、高功耗)，完成FC光纤通道接口到磁盘阵列的数据通道高速、无阻塞的转发数据。降低了系统成本和功耗，实现在峰值数据速率(400MByte/s)下的长时间连续存储的高性能，达到了高速度、低功耗、长时间监控和存储的应用要求。

一种基于SOC技术的FC网络数据监控方法，包括以下步骤：

(1)上电后，FPGA从固态硬盘中加载启动配置文件和过滤配置文件，解析文件内容，配置启动条件和数据帧过滤条件；

(2)等待启动帧，当收到启动帧时，开始记录经过数据过滤配置方案的数据帧；

(3)根据数据过滤配置方案的不同，记录的数据帧分为两种数据流向：