[发明专利]一种分布式实时存储装置及其数据传输方法

说明书

一种分布式实时存储装置，其组成部分包括一颗桥接片上系统（SOC）芯片和一块或者多块固态硬盘，可以作为一个实时存储设备单独使用，也可以采用多个分布式实时存储装置连接一个中心存储控制系统，构成一个分布式并行存储装置。其传输方法为：外部数据流在可编程逻辑经过三级缓存，并通过AXI接口以DMA的方式与ARM多核处理器进行通信；ARM多核处理器采用实时Linux操作系统，DMA驱动位于实时Linux操作系统的内核态，固态硬盘接口驱动位于实时Linux操作系统用户态；ARM多核处理器上的实时Linux操作系统运行了三个线程实现数据传输。本发明通过上层协议完成实时大容量高带宽数据的分布式并行存储，无需开发底层的硬盘控制程序，降低了开发难度，提高了灵活性和可扩展性。

技术领域

本发明涉及运用到通信和雷达设备以及相关测试设备的高性能存储的技术领域，具体为一种分布式实时存储装置及其数据传输方法。

背景技术

随着半导体技术和信号处理技术的发展，通信、雷达设备以及相关测试设备所采用的信号的带宽、采样率和精度越来越高，当需要记录原始的信号的时候时，需要实时存储TB级别的数据，存取带宽高达数GB/s。采用商用的服务器存储设备虽然容量和带宽能够满足要求，但是往往满足不了实时性、定制化和灵活性的要求。目前采用的方法主要包括改造商用的服务器存储设备和采用FPGA开发底层的SATA接口用于挂载多块固态硬盘。

现有的方案存在以下不足：

1）采用改造商用的服务器存储设备的方法，实时性和灵活性往往不能满足要求；

2）采用FPGA开发底层的SATA接口用于挂载多块固态硬盘的方法开发周期长、灵活性、可扩展性差。

鉴于现有方案的以上不足和限制，有必要发明一种易于实现、灵活性好、扩展性强的实时存储装置，以满足通信、雷达设备以及相关测试设备的大带宽大容量数据的分布式实时存储的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提高大带宽大容量数据的分布式实时存储设备的可设计性、灵活性和扩展性，本发明提供了一种分布式实时存储装置及其数据传输方法。为此，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种分布式实时存储装置，包括以下两个组成部分：

1-a）一颗桥接片上系统（SOC）芯片，用作外部主机和固态硬盘之间的存储数据桥接；

所述外部主机，可以是上位机，所述上位机直接将实时存储装置作为独立的存储设备使用；也可以是一个分布式并行存储系统的一个中心控制设备，通过中心控制设备管理多个实时存储装置，构成一个大型的分布式实时存储系统；

所述桥接片上系统芯片，内部包括ARM多核处理器和可编程逻辑电路；所述可编程逻辑电路被配置成的部分包括：连接主控片上系统内的可编程逻辑的高速数据接口和芯片内ARM处理器的内部接口；

1-b）一块或者多块固态硬盘，分别连接到所述桥接片上系统，用作数据存储载体；

所述一块或者多块固态硬件，在桥接片上系统的存储器控制器的控制下存储数据；当存在多块固态硬盘时相互之间可以工作在负荷分担、主备用、多模表决模式。

可选的，所述分布式实时存储装置可以作为一个实时存储设备单独使用，也可以采用多个分布式实时存储装置连接一个中心存储控制系统，构成一个分布式并行存储装置。

另一方面，本发明提供了一种分布式实时存储装置的数据传输方法，外部数据流在可编程逻辑经过三级缓存，并通过AXI接口以DMA的方式与ARM多核处理器进行通信；ARM多核处理器采用实时Linux操作系统，DMA驱动位于实时Linux操作系统的内核态，固态硬盘接口驱动位于实时Linux操作系统用户态；包括多级缓存、DMA传输、内核态DMA驱动设计均是为了保证实时传输大带宽的数据；