利用PCI局部總線實現(xiàn)BIade Server的數(shù)據(jù)交換

摘要：通過對刀片服務器基本概念、主要組成以及內(nèi)部架構(gòu)的分析和研究，針對刀片與主板之間的高速通信需求，采用PCI總線作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，給出了PCI局部總線的詳細分析和設計流程，以及系統(tǒng)所采用的“PCI+FPGA+FLASH”方案的具體實現(xiàn)方法和步驟，最后給出了實際的測試驗證結(jié)果，相關結(jié)論，對設計PCI通信系統(tǒng)具有較強的借鑒意義。
關鍵詞：刀片服務器；主板；PCI；局部總線；FPGA

新一代機架式服務器Blade Server(刀片服務器)，應用iSCSI協(xié)議，通過TCP／IP實現(xiàn)網(wǎng)絡存儲，利用Intemet，可將SCSI數(shù)據(jù)包傳到地球上的任何地方。
筆者著眼于刀片服務器的內(nèi)部構(gòu)架和整體方案的介紹，主要論述了基于FPGA的刀片與主板之間PCI數(shù)據(jù)交換的具體實現(xiàn)方法。

1 刀片服務器系統(tǒng)構(gòu)架
刀片服務器是一種HAHD(High Availability High Density，高可用高密度)的低成本服務器平臺，是專門為特殊應用行業(yè)和高密度計算機環(huán)境設計的。每一塊刀片均由“系統(tǒng)服務器主板+控制板”組成，可以遠程啟動Windows NT／2000、Linux、Solaris等操作系統(tǒng)。類似于獨立的服務器，每塊刀片可以沒有獨立硬盤來存儲數(shù)據(jù)，而是多個刀片共享一個Raid磁盤陣列。在該模式下，每個刀片運行自己的系統(tǒng)，服務于用戶指定的不同用戶群，相互之間沒有關聯(lián)，不過也可以通過系統(tǒng)軟件將這些刀片集合成一個服務器集群，在集群模式下，所有的刀片連接起來提供高速網(wǎng)絡環(huán)境，實現(xiàn)資源共享，為相同的用戶群服務。用戶若需提高整體性能，只需在集群中插入新的刀片即可。刀片可熱插拔，替換便捷，且維護時間減到最小。
機架中的服務器(刀片)可以通過智能KVM轉(zhuǎn)換板共享一套鍵盤、顯示器和鼠標，以訪問多臺服務器(刀片)，從而便于進行升級、維護和訪問服務器上的文件。單個刀片通過PCI總線連接至主板，刀片中據(jù)的傳輸和交換，均通過該通道進行，刀片的實際組成如圖1所示。

刀片在單機架系統(tǒng)中的位置如圖2所示。