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嵌入式操作系统Linux平台上的网络存储器设计

本文摘要:1、硬件设计 硬件设计方框图如图1右图。 从图1可看见,除CPU单元以外,网络存储器的构建主要还包括两个部分:I/O模块和存储器模块。下面以CPU为中心,解释这两个模块的主要功能。 ①I/O模块。这里指CPU与Ethernet的模块(以太网模块)。它使用PCI的方式与以太网连接,是转入LAN(LocalAreaNetwork)的地下通道,在整个系统中负责管理发送到或接管网络上的数据包。 ②存储器模块。

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1、硬件设计  硬件设计方框图如图1右图。  从图1可看见,除CPU单元以外,网络存储器的构建主要还包括两个部分:I/O模块和存储器模块。下面以CPU为中心,解释这两个模块的主要功能。

  ①I/O模块。这里指CPU与Ethernet的模块(以太网模块)。它使用PCI的方式与以太网连接,是转入LAN(LocalAreaNetwork)的地下通道,在整个系统中负责管理发送到或接管网络上的数据包。  ②存储器模块。

还包括两个方面:一是RAM模块,主要存储数据,使用PCI接口方式;二是Flash模块,主要存储操作系统及应用软件,使用并口形式与CPU连接。  ③磁盘校验阵列卡(RAID)模块。还包括与CPU的模块和与磁盘阵列的模块。

磁盘阵列主要用来存储网络用户资料,CPU通过磁盘阵列卡对磁盘阵列展开管理操作者,容许一定的校验来确保用户数据的安全性。  2、软件设计  在整个软件设计中,不应自由选择一个适合的操作系统。整个操作系统拒绝体积较为小、网络功能较为强劲、适合于削减、能被映射到Flash中,并且有网络管理和磁盘管理功能。

针对这些拒绝,我们自由选择Linux操作系统作为软件平台,对其内核展开削减,从而构建嵌入式网络存储器的功能。整个软件构建可分成以下几个部分。

  2.1Linux内核的削减  (1)Linux内核概述  Linux内核主要由五部分包含:进程调度、内存管理、虚拟世界文件系统、网络接口以及进程间通信。进程调度负责管理掌控进程对CPU的采访,调度程序用于一种策略保证所有的进程都能公平地采访CPU,并且保证内核在给定时刻能继续执行适当的硬件操作者。内存管理负责管理管理系统的物理内存,构建多进程安全性地分享计算机的内存;另外内存管理反对虚拟内存,使进程可以用于小于实际物理内存的内存地址空间,不必的内存址空间被给定到文件系统中,并在必须用于时再行漏返回物理内存中。

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虚拟世界文件系统通过将各种设备抽象化为一种公共模块,屏蔽了各种硬件设备的细节。网络接口构建了对各种网络标准网络硬件的采访。

进程间通信子系统构建了系统内进程间的多种通信机制。  (2)Linux内核的配备  Linux系统的内核使用单块结构,可以动态地读取和修理模块。系统利用内核模块的可动态装载和修理功能,可灵活性地在内核中加到新的组件或修理仍然必须的内核组件。

因此在明确构建过程中,可以针对要构建的功能对其内核展开削减,以增大体积。根据网络存储器的硬件构建框图可以告诉,整个系统的硬件模块只还包括PCI和IDE两种模块。

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在对Linux内核展开配备时,可把Floppy、SMP、MTRR、SCSI及所有的BlockDevice和CharacterDevice去除,只留给oldIDEDevice、PCI。另外,文件系统在内核中占到了相当大的比例,VFS修改了档案系统的设计,Buffercache、Directorycache减少了系统的效率;但这些对嵌入式系统用处并不大,可以去除,内核不会增大20KB左右,或者跳过整个VFS,必要将文件系统写一个Driver的形式,这样文件系统可由230KB削减至50KB左右。

在配备Linux内核时,网络协议的反对是必不可少的。现在,大多数网络都是以TCP/IP协议为基础的,并且一般的工作站所搭配的操作系统为Windows或Linux系统,因此,要构建其网络功能,并需要在有所不同平台下构建文件共享,应当自由选择对TCP/IP协议、NFS以及Samba协议的反对。


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