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分布式FCoE交换机链路模块的设计与实现

作　者: 周航
导　师: 程保中
学　校: 北京邮电大学
专　业: 软件工程
关键词: 分布式FCoE交换机链路模块高可靠性存储区域网络
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前,数据中心正以前所未有的速度增长,数据中心通常运行多个独立的网络：一个以太网网络(LAN)用于客户机到服务器和服务器到服务器的通信；一个光纤通道的存储区域网络(SAN)用于服务器和存储设备的通信。FCoE(Fibre Channel over Ethernet)交换机被称为是开启融合架构的第一把钥匙。FCoE是指直接在被称作数据中心以太网(Ethernet)的无损以太网基础设施上传输光纤通道(Fibre Channel)信号的功能。在现今数据中心整合已是大势所趋的情况下,FCoE技术能实现数据中心内部存储网络与数据网络的融合,同时保护并扩展用户原先在FC SAN存储网络上的投资,因此在未来数据中心建设中有着十分广阔的应用前景。对数据中心使用的FCoE交换机而言,高可靠性毋庸置疑是一项基本需求。分布式FCoE交换机主要用于企业网或电信城域网的核心和汇聚层,本文首先讨论了存储网络以及FCoE交换机的发展概况,FCoE交换机的分类。在此基础上,分析了常见的分布式FCoE交换机的硬件基本架构与主控板、接口板、背板的硬件组成,以及板间通信方式和过程,包括支持相关数据的打包同步备份,即时同步备份和备用板接替主控板时的数据一致性检查处理。并介绍了本项目所用到的软件工程模型,C语言开发技巧知识,项目使用的软件平台等。链路模块是FCoE交换机的基础模块,本文重点研究分布式FCoE交换机链路模块软件系统的组成。对于分布式FCoE交换机,由于有多个主控板(Control Board),多个接口板(IF Board),多个备用板(Standby Board),而各个板都有一套独立的CPU及内存,主控板是整个分布式FCoE交换机的中心并且给数据跨板转发提供控制,不仅如此,它还负责路由计算和名字服务等上层的功能。所以主控板是系统的灵魂,它和其他的板建立全连接。并且为了达到系统级的可靠性,一般提供了多个插槽来插入主控板,使得当活动主控板出现故障时备用主控板能及时接替。接口板主要提供业务端口和执行具体的硬件交互。本项目的主要工作为在学习了解链路模块和其他模块之间的关系基础上,实现链路模块的配置和运行数据在板间的同步备份、跨板查询数据信息。从而满足分布式交换机打包同步备份、即时同步备份、备用板接替主控板时数据数据一致性检查等高可靠性要求。对于希望了解FCoE交换机和分布式技术基础知识的读者有一定的参考意义。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章引言  11-14
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 课题任务  12-13
  1.3 论文总体安排  13-14
第二章相关技术背景调研综述  14-30
  2.1 FCoE技术综述  14-25
  2.2 分布式交换机介绍  25-26
  2.3 软件配置及人员管理  26-28
  2.4 软件测试  28
  2.5 开发模型和回调函数介绍  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第三章分布式FCoE交换机链路模块需求分析  30-49
  3.1 分布式交换机整体需求  30-31
  3.2 链路模块分布式概述  31-37
    3.2.1 功能介绍  31-34
    3.2.2 与其他模块的交互  34-36
    3.2.3 用例模型  36-37
  3.3 即时同步备份链路模块数据  37-47
    3.3.1 链路状态  37-38
    3.3.2 链路状态机  38-39
    3.3.3 链路Debug开关信息  39-40
    3.3.4 端口配置模式  40-41
    3.3.5 同步ELP参数信息  41-42
    3.3.6 端口流控参数信息  42
    3.3.7 同步ESC参数信息  42-43
    3.3.8 同步EVFPtag信息  43-44
    3.3.9 同步Trunk VSAN和Access VSAN配置数据  44-45
    3.3.10 同步up状态的trunk VSAN  45
    3.3.11 收到FLOGIN报文  45-46
    3.3.12 收到FLOGOUT报文  46
    3.3.13 分配FC_ID成功消息  46-47
    3.3.14 分配FC_ID失败消息  47
    3.3.15 发送FLOGOUT报文  47
    3.3.16 收到隔离端口消息  47
  3.4 打包同步备份链路模块数据  47-48
  3.5 备用板接替主控板时链路模块数据数据一致性检查  48
  3.6 本章小结  48-49
第四章分布式FCoE交换机链路模块的设计与实现  49-78
  4.1 软件平台介绍  49-50
  4.2 分布式链路模块整体设计  50-69
    4.2.1 链路热备份模块划分  50-51
    4.2.2 与链路相关模块调用关系  51-53
    4.2.3 子模块具体设计实现  53-69
  4.3 链路模块数据即时同步备份设计与实现  69-77
    4.3.1 链路状态  69-70
    4.3.2 链路状态机  70-71
    4.3.3 链路Debug开关信息  71
    4.3.4 端口配置模式  71-72
    4.3.5 同步ELP参数信息  72
    4.3.6 端口流控参数信息  72
    4.3.7 同步ESC参数信息  72-73
    4.3.8 同步EVFPtag信息  73
    4.3.9 同步Trunk VSAN和Access VSAN配置数据  73-74
    4.3.10 同步up状态的trunk VSAN  74
    4.3.11 收到FLOGIN报文  74
    4.3.12 收到FLOGOUT报文  74
    4.3.13 分配FC_ID成功消息  74-75
    4.3.14 分配FC_ID失败消息  75-76
    4.3.15 发送FLOGOUT报文  76
    4.3.16 收到隔离端口消息  76-77
  4.4 链路模块数据打包同步备份和数据一致性检查设计与实现  77
  4.5 本章小结  77-78
第五章项目测试  78-81
  5.1 单元测试  78-79
  5.2 系统测试  79-80
  5.3 本章小结  80-81
第六章结束语  81-84
  6.1 论文工作总结  81-82
  6.2 交换机可靠性发展趋势  82-84
参考文献  84-86
致谢  86

分布式FCoE交换机链路模块的设计与实现

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