[发明专利]一种基于FPGA高速读取磁盘阵列中文件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及云计算领域，尤其涉及一种基于FPGA高速读取磁盘阵列中文件的方法。

背景技术

随着云计算以及大数据处理的发展需求，现场可编程逻辑阵列(FPGA)由于其灵活性、可编程性以及丰富的高速通信接口在这些领域得到了越来越多的应用。同时，由于以太网交换机技术较为成熟，成本也比较低廉，因而成为了FPGA与磁盘阵列进行通信的首选。然而随着规模的扩展，FPGA与磁盘阵列的文件高速通信成为了云计算领域的瓶颈之一。

在现有的操作系统及网络环境下，大多数应用程序均需要可靠的通信，而TCP/IP协议成为当代网络应用实现可靠通信的主要选择。然而，当应用于磁盘阵列与FPGA构建的高速局域网络时，TCP/IP协议存在三个主要的问题：(1)在有损网络中吞吐量严重降低，当出现瞬时网络拥塞、转发错误或者光纤问题时，TCP/IP无法区分短暂的网络损坏，并且TCP/IP恢复时间也较长；(2)TCP/IP的缓冲区大小固定，并且发送方窗口大小受限于接收方缓冲区的大小，动态的数据包一旦有未收到应答的情况会对整个网络的传输有极强的影响；(3)TCP/IP协议的设计较为复杂。除了TCP/IP协议外，UDP协议是一种常用的无连接的通信协议，然而其提供的传送服务不可靠，相应的协议开销也较大。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于FPGA高速读取磁盘阵列中文件的方法，以提高传输速度及传输可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于FPGA高速读取磁盘阵列中文件的方法，包括以下步骤：

S1，通过一FPGA处理单元向一磁盘阵列发送包含有待读取文件的文件名的读文件请求；所述磁盘阵列接收到所述读文件请求后查找所述待读取文件并反馈回相应的读文件请求应答，所述读文件请求应答包括所述待读取文件的文件大小，其中当所述待读取文件在所述磁盘阵列中不存在时，所述文件大小为0；

S2，所述FPGA处理单元根据反馈回的所述读文件请求应答获取所述文件大小，然后申请与所述文件大小相应的存储空间，并获取所述存储空间的起始存储地址，再利用该起始存储地址构建FPGA存储地址通知发送到所述磁盘阵列；所述磁盘阵列接收到所述FPGA存储地址通知后，向所述FPGA处理单元发送FPGA存储地址通知应答；

S3，所述磁盘阵列按照预定格式对所述待读取文件进行分包处理以构建若干文件内容帧发送给所述FPGA处理单元，所述文件内容帧包括对应的发送序号及所述待读取文件的相应数据，其中最后一帧所述文件内容帧以及其余的部分所述文件内容帧设置为需要应答；所述FPGA处理单元接收到所述文件内容帧后将其中所述待读取文件的相应数据写入对应的存储空间并对其进行保序处理，以记录相应的保序序号，同时丢弃发送序号与保序序号不一致的所述文件内容帧，并且当接收到的所述文件内容帧需要应答时，向所述磁盘阵列反馈相应的文件内容应答帧，所述文件内容应答帧包括对应文件内容帧的保序序号及其发送序号；

S4，所述磁盘阵列接收到所述文件内容应答帧后，判断所述文件内容应答帧中的所述保序序号与所述发送序号是否一致，如果不一致，则重新发送对应的所述文件内容帧至所述FPGA处理单元；

S5，所述磁盘阵列接收到最后一帧所述文件内容应答帧后，向所述FPGA处理单元发送相应的文件内容完成帧；所述FPGA处理单元接收到所述文件内容完成帧后，向所述磁盘阵列发送文件内容完成应答帧，文件读取操作结束。

进一步地，所述步骤S1还包括：如果所述FPGA处理单元在预定时间内未收到所述读文件请求应答，则重新发送对应的所述读文件请求，如果超过预定次数仍未接收到所述读文件请求应答，则终止发送所述读文件请求，并输出一读文件请求错误报警。

进一步地，如果所述FPGA处理单元在预定时间内未收到所述FPGA存储地址通知应答，则重新发送对应的所述FPGA存储地址通知，如果超过预定次数仍未接收到所述FPGA存储地址通知应答，则终止发送所述FPGA存储地址通知，并输出一存储地址通知错误报警。

优选地，所述FPGA处理单元与所述磁盘阵列采用IP通信协议进行通信。

优选地，所述FPGA处理单元通过DMA的方式将所述待读取文件的相应数据写入对应的存储空间。