高速SSD存储+传输系统方案设计

如图1所示，系统整体架构由NVMe存储，Microblaze控制及以太网高速传输构成。该系统能够持续接收高速数据流数据，并经缓存模块处理后，存储至NVMe SSD，同时可以将存储数据通过万兆光纤以UDP协议上传至上位机以供后续处理。

该系统主要包含数据缓存控制器、NVMe Host控制器、以太网控制器、Microblaze处理器、测试模块、10 Gigabit Ethernet Subsystem（以下简称10G Ethernet IP）、AXI Bridge for PCI Express Gen3（以下简称AXI PCIe IP）等模块。系统中NVMe Host控制器实现了对NVMe命令执行流程的加速，以太网控制器实现了对UDP、ARP和ICMP数据包的处理工作，数据缓存控制器实现了对大量突发数据的缓存工作以及对输入的数据流数据进行自动存储管理。下面将对系统的整体工作流程和各模块的功能设计分别进行阐述。

图1 高速存储传输系统整体架构

本设计通过将数据存储和数据回传划分为两个传输通道同步进行工作，保证在系统进行数据存储工作时，可以执行其他命令。高速存储传输系统的整体工作流程图如图2所示。

图2 系统整体工作流程图

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高速存储传输系统工作流程描述如下：

（1）系统上电后，对各个模块进行初始化，包括对数据缓存控制器、NVMe Host控制器和以太网控制器参数的配置以及监测NVMe SSD的连接状态等工作；

（2）为了提高系统的灵活性，把数据存储和数据回传划分为两个通道，每个通道可以独立工作。因此，等待初始化完成后，有两个进程可以同时进行，一方面用户可以通过串口向系统发送读取、关机、识别等命令，分别进入流程（3）、（4）、（5）执行相应流程。另一方面若同时有数据输入时，流程（6）会以并行的方式同时进行；

（3）若用户发送读取命令，则根据用户信息组装相应的NVMe读命令并发送至NVMe SSD，等待命令执行完成后，将读取到的数据通过以太网控制器发送至上位机；

（4）若用户发送关机命令，则进入关机流程，向NVMe SSD按照关机步骤发送相应的命令，命令执行完成，流程结束；

（5）若为识别、SMART等命令，则向NVMe SSD发送相应的命令，等待NVMe SSD反馈命令信息后，通过串口输出；

（6）若有数据输入系统，先将数据流数据缓存至DDR，并根据输入的数据量大小组装相应的NVMe写命令发送至NVMe SSD，重复此过程，直至无数据输入。

审核编辑 黄宇