基于Ixp425的集群系統(tǒng)底層設計.pdf

1、隨著計算機軟件和硬件技術的快速發(fā)展,用高速網(wǎng)絡設備將多臺普通PC連接在一起構成的集群系統(tǒng),可以獲得高性/價比的計算服務。集群系統(tǒng)被越來越多的用戶所接受。它也成了高性能計算機領域中的一個重要分支。通過對集群系統(tǒng)結構和軟硬件的設計和實現(xiàn),使集群系統(tǒng)能夠體現(xiàn)出高性能、高可用性,以及很好的可擴展性。集群的結構設計需要根據(jù)具體應用定制,軟件模塊的設計則是在結構設計的基礎上來完成的。軟件模塊設計涉及到網(wǎng)絡通訊、分布式緩存、負載均衡以及高可用性等幾個

2、關鍵部分。為實現(xiàn)預定的系統(tǒng)目標。它們的設計好壞將直接影響到系統(tǒng)的性能和可靠性,以及將來的擴展能力。本論文主要依托四川省科技基金項目“嵌入式流媒體集群服務器”,實現(xiàn)流媒體集群服務器的硬件平臺和底層軟件平臺。以IntelIxp425網(wǎng)絡處理器為功能核心,由處理器、電源、存儲器、網(wǎng)絡處理引擎為主要模塊,同時擴展PCI接口,作為一塊嵌入式設備卡插入到集群節(jié)點主機上,實現(xiàn)節(jié)點的cache緩沖和高速通信信道的功能。在系統(tǒng)硬件順利實現(xiàn)的基礎上,定制了

3、Redboot作為引導程序、uclinux作為其操作系統(tǒng)平臺,為上層的驅動和軟件提供穩(wěn)定可靠的支持。然后在集群節(jié)點機上開發(fā)PCI驅動實現(xiàn)與卡的通訊,在PCI卡上開發(fā)驅動與集群節(jié)點主機交互,并開發(fā)內核線程實現(xiàn)基于LAN的集群節(jié)點機之間的數(shù)據(jù)通訊。并充分利用卡上緩存,建立整個集群的分布式的緩存機制,以實現(xiàn)集群節(jié)點機之間的數(shù)據(jù)共享,在集群節(jié)點端開發(fā)Cache一致性模塊實現(xiàn)對整個集群的分布式緩存進行管理、更新和同步,向上支持系統(tǒng)調用,與驅動程序

4、銜接構成整個集群應用平臺的基礎。在碩士課題的研究工作中,作者的主要工作成果是:1.基于Ixp425網(wǎng)絡處理器的嵌入式PCI卡的設計和實現(xiàn)。并調試整個硬件電路、移植引導程序和uclinux操作系統(tǒng)。2.開發(fā)Linux環(huán)境下集群節(jié)點上主機端的PCI卡的驅動程序,以及PCI插卡上,uclinux環(huán)境下與主機交互的驅動部分。其中包括集群節(jié)點機之間通訊的內核線程以及與整個集群分布式緩存管理的模塊進行通信,搭建集群調試環(huán)境,編寫測試代碼,進行集群底