用EP9315构建基于嵌入式Linux的NAS系统平台

互联网以及其它与网络相关的各种应用飞速发展，网络上的信息资源呈爆炸型增长趋势。通过网络进行传输的信息量不断膨胀，大量信息需要进行处理，并通过网络传输，这对信息存储系统提出了空前的要求。近年来，网络正成为主要的信息承载和处理模式，通过网络的互连来实现不同用户间数据和文件以及相关资源的共享成为了当今主流。

当前，网络存储技术主要有三种：服务器附属存储(SAS, Server Attached Storage)、存储区域网络(SAN, Storage Area Network)、网络附属存储(NAS, Network Attached Storage)。传统的存储体系诸如SAS都是存储设备通过诸如IDE/SCSI等I/O总线与服务器相连，当客户连接数增多时，I/O总线将会成为一个潜在的瓶颈，并且会影响到服务器本身的功能，严重情况下甚至会导致系统的崩溃。因此，脱离于服务器的网络存储技术逐渐成为近年来国际上比较热门的一个研究方向。数据存储从以服务器为中心的存储方式转变到以网络为和中心的网络核心存储架构。NAS则成为存储网络化的重要存储模式之一。

NAS系统是一个具有专一功能的网络存储系统，实现与网络设备直接连接，使客户机与存储器之间直接传送数据。本文提出采用具有低成本优势的ARM片上处理系统EP9315和稳定网络性能的嵌入式Linux操作系统，实现低成本、即插即用、管理和设置简单的网络存储系统。

NAS系统概述

NAS是一种将以太网技术和即插即用技术结合起来的存储方案。它把存储设备和网络接口集成在一起，直接通过网络存取数据，使其成为专用的网络文件存储及文件备份设备。NAS设备有自己的IP地址，可以放在任何的网络环境当中，通过物理链路和网络连接，这样NAS设备无需应用服务器的干预，用户直接在网络上存取数据，使应用服务器大大降低I/O负荷，减小了CPU的开销。

由于NAS主要是实现存储功能，目标单一，使得我们可以设计好的方案用于优化存储，尽量避免I/O瓶颈，从而获得更高的存储效率、更低的存储成本。NAS设备一般支持多计算机平台，不同操作系统平台上的用户通过网络支持协议可以调用同一文档，其中SMB格式是用于Windows和 Linux之间的文件共享。

系统硬件设计

本系统采用Cirrus Logic公司的ARM9系列的32位微处理器EP9315作为主控制器，Micrel公司的KS8721BL作为以太网PHY接口芯片。

1. EP9315主要特性介绍

EP9315内嵌运行于200MHz的ARM920T微处理器内核，内核工作电压1.8V，输入/输出电压3.3V；内部集成了一个高性能的1/10/100Mbps以太网MAC，通过与支持MII接口的外置PHY接口简单连接，系统即可实现高性能、低开销的互联网访问功能。EP9315的 IDE接口可以支持与两个ATAPI工业标准兼容设备的连接，支持主模式和从模式，其内部的DMA控制器支持Multiword DMA和Ultra DMA模式的数据传输。

EP9315其它的特性还包括：带通用存储器接口(SDRAM、SRAM、ROM和闪存)、Raster/LCD接口、12位A/D转换器的触摸屏接口、键盘接口、UART接口、3通道USB2.0全速主口、12通道DMA控制器等。其丰富的外围接口大大降低了系统开发费用。

2. 硬件电路

NAS系统核心器件设计框图如图1所示。其中主要部分功能描述如下：

a.SDRAM存储器为系统程序的运行空间，系统及用户数据、堆栈均位于SDRAM存储器中；

b.闪存用于存放用户应用程序、嵌入式Linux操作系统及其其他在系统掉电后需要保存的用户数据等；

c.EIDE接口实现IDE硬盘的接入；

d.1/10/100Mbps以太网物理层接口为系统提供以太网接入的物理通道，本系统通过该接口接上以太网PHY接口芯片KS8721，来实现高速的以太网接入，大大简化了系统的硬件电路设计。

图1：NAS系统硬件结构框图