具有端口镜像与链路聚合功能FC交换机设计与实现

摘要

随着计算机网络的进步,数据存储成为了一个蓬勃发展的研究领域和市场。由于其高性能,有效性,可扩展和易于资源共享的优势,存储区域网络(SAN)成为许多公司存储数据的首要方案。随后光纤通道(FC)协议提出,其高带宽,低延时,长距离传输的优势使得光纤通道技术广泛应用于存储区域网络中。作为存储区域网络中的核心部分,光纤通道交换机也越来越多的应用于各种IT企业中。计算机网络的迅速发展导致网络拓扑更加复杂,管理员对整个网络架构的管理难度也随着增加。为了解决这个问题,许多交换机供应商在交换机上增加了端口镜像功能,进行网络监控和故障排除。而针对网络中数据流量的急剧增加带来的带宽不足问题,链路聚合提供了一种简单,廉价的方法。尤其是在链路控制协议(LACP:Link Aggregation Control Protocol)提出后,国内很多公司已经实现了链路聚合技术。
　　本文首先介绍的光纤通道协议,详细介绍了协议中的协议层次,帧结构和流量控制,这为FC交换机设计奠定了理论基础。然后介绍了常见的交换结构和缓存模式,分析不同交换结构和缓存模式的特点选择出适合本设计的基于交叉开关(crossbar)的交换结构。
　　接着介绍了本项目中的FC交换机设计框架,对FC端口的接收模块、调度模块、crossbar和RDY控制模块以及发送模块做出详细解释。接收端主要实现数据帧的缓存,调度模块主要实现端口之间数据帧的交换,发送模块主要实现了数据帧的发出和流量控制。然后在FC交换机上增加端口镜像和链路聚合功能。端口镜像是通过组播处理方式实现对端口的监控。在本设计中链路聚合完成两台FC交换机设备级联调试中的流量分担和冗余备份的功能。
　　最后搭建平台进行测试,首先通过modelsim工具进行功能仿真,然后用altera公司下的开发板进行下板测试,并且通过逻辑分析仪分析光纤上的数据。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究状况

1.3 研究内容介绍

1.4 论文结构

第二章 FC协议及相关交换结构介绍

2.1 引言

2.2 FC协议

2.3 交换结构和缓存模式介绍

2.4 本章小结

第三章 基于crossbar的FC交换机设计与实现

3.1 引言

3.2 FC交换机设计框架

3.3 接口和交换调度设计与实现

3.4 本章小结

第四章 FC交换机端口镜像与链路聚合功能设计与实现

4.1 引言

4.2 端口镜像功能设计与实现

4.3 链路聚合功能设计与实现

4.4 本章小结

第五章 FPGA开发知识与仿真测试

5.1 引言

5.2 FPGA开发知识简介

5.3 端口镜像功能仿真测试

5.4 链路聚合功能仿真测试

5.5 本章小结

第六章 FC交换机功能下板测试

6.1 引言

6.2 开发板介绍

6.3 交换机基本功能测试

6.4 端口镜像测试

6.5 链路聚合测试

6.6 本章小结

第七章 结束语

7.1 论文总结

7.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士研究生期间取得的成果