利用PCI局部总线实现BIade Server的数据交换

摘要：通过对刀片服务器基本概念、主要组成以及内部架构的分析和研究，针对刀片与主板之间的高速通信需求，采用PCI总线作为系统的数据通信协议，给出了PCI局部总线的详细分析和设计流程，以及系统所采用的“PCI+FPGA+FLASH”方案的具体实现方法和步骤，最后给出了实际的测试验证结果，相关结论，对设计PCI通信系统具有较强的借鉴意义。
关键词：刀片服务器；主板；PCI；局部总线；FPGA

新一代机架式服务器Blade Server(刀片服务器)，应用iSCSI协议，通过TCP／IP实现网络存储，利用Intemet，可将SCSI数据包传到地球上的任何地方。
笔者着眼于刀片服务器的内部构架和整体方案的介绍，主要论述了基于FPGA的刀片与主板之间PCI数据交换的具体实现方法。

1 刀片服务器系统构架
刀片服务器是一种HAHD(High Availability High Density，高可用高密度)的低成本服务器平台，是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的。每一块刀片均由“系统服务器主板+控制板”组成，可以远程启动Windows NT／2000、Linux、Solaris等操作系统。类似于独立的服务器，每块刀片可以没有独立硬盘来存储数据，而是多个刀片共享一个Raid磁盘阵列。在该模式下，每个刀片运行自己的系统，服务于用户指定的不同用户群，相互之间没有关联，不过也可以通过系统软件将这些刀片集合成一个服务器集群，在集群模式下，所有的刀片连接起来提供高速网络环境，实现资源共享，为相同的用户群服务。用户若需提高整体性能，只需在集群中插入新的刀片即可。刀片可热插拔，替换便捷，且维护时间减到最小。
机架中的服务器(刀片)可以通过智能KVM转换板共享一套键盘、显示器和鼠标，以访问多台服务器(刀片)，从而便于进行升级、维护和访问服务器上的文件。单个刀片通过PCI总线连接至主板，刀片中据的传输和交换，均通过该通道进行，刀片的实际组成如图1所示。

刀片在单机架系统中的位置如图2所示。