【技術實現步驟摘要】
本申請涉及可編程邏輯器件，特別是涉及一種基于fpga的數據存儲系統及方法。
技術介紹
1、fpga(現場可編程門陣列)板卡常用于高速數據處理和分布式計算系統中。其中，傳統的反射內存網作為一種分布式存儲技術，廣泛應用于多個計算節點之間的高速數據共享，將內存數據在各節點間進行鏡像復制，實現了高效的數據同步。
2、反射內存網主要由反射內存卡通過光纖等傳輸介質鏈接而成。
3、一方面，反射內存卡受限于內存大小，難以支持大容量存儲需求。在需要處理大量數據的應用中，單個反射內存節點的存儲容量不足，使得傳統的反射內存網成為系統性能提升的瓶頸。
4、另一方面，反射內存卡通常通過pci或pcie接口連接到主板上。這種連接方式不僅占導致設備占用較大的物理空間，還限制了系統的集成度和擴展性。特別是在對體積和功耗有嚴格要求的嵌入式系統中，這種結構顯得不夠理想。此外，分布式存儲方式在擴展大容量存儲時存在困難，難以適應不斷增長的存儲需求。
技術實現思路
1、本申請實施例提供了一種一種基于fpga的數據存儲系統及方法，以至少適應大容量數據傳輸及傳輸的可靠性要求。
2、第一方面，本申請實施例提供了一種基于fpga的數據存儲系統，包括：
3、硬件存儲模塊，包括多個硬件存儲節點，所述硬件存儲節點設置為主板結構，包括cpu模塊、磁盤存儲器、axi接口模塊及反射內存，直接將反射內存作為主板的一部分，所述硬盤存儲器用于存放集中式資源；
4、數據傳輸模塊，
5、其中，所述反射內存包括：
6、fpga模塊，利用axi總線經所述axi接口模塊與所述cpu模塊通信連接，進行cpu模塊與fpga模塊之間的指令和/或數據的交互；
7、ddr4存儲器，通信連接所述fpga模塊，以通過所述ddr4存儲器存放分布式資源；
8、光纖接口模塊，連接所述數據傳輸模塊，所述fpga模塊通過光纖接口模塊經所述數據傳輸模塊連接至反射內存網，當反射內存的ddr4存儲器寫入數據時會自動將數據通過交換機發送至反射內存網的其他反射內存的ddr4存儲器的同一地址。
9、在其中一些實施例中，所述存儲資源管理模塊維護一地址空間表，每一所述硬件存儲節點的反射內存配置有一地址空間，反射內存對其所屬的地址空間配置有讀寫操作權限，對其他的反射內存所屬的地址空間配置有訪問操作權限。
10、在其中一些實施例中，所述存儲資源管理模塊配置有集中式存儲模式、分布式存儲模式及混合式存儲模式。
11、在其中一些實施例中，所述集中式存儲模式包括服務端及客戶端，服務端與客戶端之間通過以太網進行通信連接，服務端為一硬件存儲節點，客戶端為存儲資源管理模塊選擇的其他硬件存儲節點。
12、在其中一些實施例中，所述混合式存儲模式為同時啟動集中式存儲模式和分布式存儲模式。
13、在其中一些實施例中，所述數據傳輸模塊包括光纖、交換機。
14、第二方面，本申請實施例提供了一種基于fpga的數據存儲方法，基于上述第一方面的基于fpga的數據存儲系統，包括：
15、模式選擇步驟，接收待存儲數據，通過所述存儲資源管理模塊選擇存儲模式，所述存儲資源管理模塊配置有集中式存儲模式、分布式存儲模式及混合式存儲模式；
16、存儲控制步驟，根據選擇的存儲模式，所述存儲資源管理模塊控制所述硬件存儲模塊進行數據存儲。
17、在其中一些實施例中，所述存儲控制步驟進一步包括：
18、集中存儲控制步驟，若選擇集中式存儲模式，則所述存儲資源管理模塊設置一硬件存儲節點為服務端，其他硬件存儲節點設置為客戶端，將選擇的存儲模式及服務端的ip地址發送至客戶端的硬件存儲節點的cpu模塊，客戶端與服務端進行通信，將數據存儲在服務端的硬件存儲節點的硬盤存儲器中，直至數據傳輸完成。
19、在其中一些實施例中，所述存儲控制步驟進一步包括：
20、分布存儲控制步驟，若選擇分布式存儲模式，則所述存儲資源管理模塊為所述反射內存劃分地址空間并更新地址空間表，將選擇的存儲模式及地址空間表發送至所有硬件存儲節點的cpu模塊中，所述反射內存基于所述地址空間表通過反射內存網進行數據傳輸，具體的，所述cpu模塊經fpga模塊控制所述ddr4存儲器對其所屬地址空間表的地址段進行讀寫操作，對其他地址段進行訪問操作，直至數據傳輸完成。
21、在其中一些實施例中，所述存儲控制步驟進一步包括：
22、混合存儲控制步驟，若選擇混合式存儲模式，則同時執行所述集中存儲控制步驟及分布存儲控制步驟。
23、相比于相關技術，本申請實施例提供的基于fpga的數據存儲系統及方法，將反射內存直接嵌入到硬件存儲節點主板中，顯著減小了設備體積。同時，通過增加磁盤存儲器和以太網接口，實現了高容量、高安全性的集中式存儲方案。該方案不僅保留了分布式存儲訪問效率高、數據傳輸速度快的優點，還大幅度提高了存儲容量和系統集成度，滿足了現代應用對大容量、高性能存儲的需求。
24、本申請的一個或多個實施例的細節在以下附圖和描述中提出，以使本申請的其他特征、目的和優點更加簡明易懂。
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1.一種基于FPGA的數據存儲系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于FPGA的數據存儲系統，其特征在于，所述存儲資源管理模塊維護一地址空間表，每一所述硬件存儲節點的反射內存配置有一地址空間，反射內存對其所屬的地址空間配置有讀寫操作權限，對其他的反射內存所屬的地址空間配置有訪問操作權限。
3.根據權利要求2所述的基于FPGA的數據存儲系統，其特征在于，所述存儲資源管理模塊配置有集中式存儲模式、分布式存儲模式及混合式存儲模式。
4.根據權利要求3所述的基于FPGA的數據存儲系統，其特征在于，所述集中式存儲模式包括服務端及客戶端，服務端與客戶端之間通過以太網進行通信連接，服務端為一硬件存儲節點，客戶端為存儲資源管理模塊選擇的其他硬件存儲節點。
5.根據權利要求3所述的基于FPGA的數據存儲系統，其特征在于，所述混合式存儲模式為同時啟動集中式存儲模式和分布式存儲模式。
6.根據權利要求4所述的基于FPGA的數據存儲系統，其特征在于，所述數據傳輸模塊包括光纖、交換機。
7.一種基于FPGA的數據存儲方法
8.根據權利要求7所述的基于FPGA的數據存儲方法，其特征在于，所述存儲控制步驟進一步包括：
9.根據權利要求8所述的基于FPGA的數據存儲方法，其特征在于，所述存儲控制步驟進一步包括：
10.根據權利要求9所述的基于FPGA的數據存儲方法，其特征在于，所述存儲控制步驟進一步包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于fpga的數據存儲系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于fpga的數據存儲系統，其特征在于，所述存儲資源管理模塊維護一地址空間表，每一所述硬件存儲節點的反射內存配置有一地址空間，反射內存對其所屬的地址空間配置有讀寫操作權限，對其他的反射內存所屬的地址空間配置有訪問操作權限。
3.根據權利要求2所述的基于fpga的數據存儲系統，其特征在于，所述存儲資源管理模塊配置有集中式存儲模式、分布式存儲模式及混合式存儲模式。
4.根據權利要求3所述的基于fpga的數據存儲系統，其特征在于，所述集中式存儲模式包括服務端及客戶端，服務端與客戶端之間通過以太網進行通信連接，服務端為一硬件存儲節點，客戶端為存儲資源管理模塊選擇的其他硬件存儲節點。<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉韶慶，周璟，王文欽，江升，隋明君，
申請(專利權)人：國家高速列車青島技術創新中心，
類型：發明
國別省市：
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