GE反射內(nèi)存實時通訊網(wǎng)絡(luò)解決方案

　　實時通訊網(wǎng)絡(luò)是用于需要較高實時性要求的應(yīng)用領(lǐng)域的專用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，一般采用基于高速網(wǎng)絡(luò)的共享存儲器技術(shù)實現(xiàn)。它除了具有嚴格的傳輸確定性和可預(yù)測性外，還具有速度高、通信協(xié)議簡單、宿主機負載輕、軟硬件平臺適應(yīng)性強、可靠的傳輸糾錯能力、支持中斷信號的傳輸?shù)忍攸c。 本方案選用 GE FANUC 公司的反射內(nèi)存卡構(gòu)建實時反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)。該實時網(wǎng)絡(luò)除具有一般共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點外，還具有網(wǎng)絡(luò)延遲小、技術(shù)成熟、可靠性高、集成簡單、擴展方便等優(yōu)勢。 反射內(nèi)存卡連接方式分為單向環(huán)形連接和星形連接兩種，單向環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有先天的“無沖突”、“全負載”、自然排序和嚴格確定傳輸延遲功能。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，所有的節(jié)點無論以何種方式，同時以最大的速率突發(fā)或持續(xù)傳送數(shù)據(jù)，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)都可以借助物理結(jié)構(gòu)自然的實現(xiàn)無沖突的排序和傳播，不會對網(wǎng)絡(luò)實時性能和傳輸性能構(gòu)成任何不利影響。網(wǎng)絡(luò)一旦構(gòu)成，任意兩點間的傳輸延遲都是嚴格確定的。不僅如此，數(shù)據(jù)發(fā)送方還能利用環(huán)形回路，實時可靠的計算傳輸延遲和接收確認，具有極高的容錯性和可靠性。但是單向環(huán)形連接方法存在一個弊病，就是傳輸時所有的板卡必須加電才可以連通工作。解決此弊病的方法是采用星形連接，通過反射內(nèi)存 HUB 來旁路損壞或者掉電的板卡，構(gòu)成更穩(wěn)定的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)。反射內(nèi)存是一種強實時高帶寬局域網(wǎng)技術(shù)，在互連的計算機間提供高效的數(shù)據(jù)傳輸。強實時網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)越來越廣泛的采用這種技術(shù)。 反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)在所有互連的節(jié)點中虛擬出一段全局共享的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存，在分布系統(tǒng)中實現(xiàn)內(nèi)存至內(nèi)存的通信，因此應(yīng)用程序沒有軟件開銷。每臺結(jié)點機上插一塊反射內(nèi)存卡，卡上帶有雙端口內(nèi)存。每個節(jié)點機的各層應(yīng)用軟件可以直接讀寫反射內(nèi)存卡上的內(nèi)存。當(dāng)數(shù)據(jù)被寫入一臺機器的反射內(nèi)存卡的內(nèi)存中后，反射內(nèi)存卡自動通過光纖傳輸?shù)剿衅渌B在網(wǎng)絡(luò)上的反射內(nèi)存卡的內(nèi)存里相應(yīng)的位置，傳輸延遲只有幾百納秒。即，所有反射內(nèi)存卡上的內(nèi)存總是同步更新為完全相同的內(nèi)容，就像虛擬出一段全局共享內(nèi)存一樣。而各節(jié)點機在訪問數(shù)據(jù)時，只要訪問本地的反射內(nèi)存卡內(nèi)存即可，無需設(shè)備驅(qū)動程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)具有以下主要特點高速度和高性能 由于反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)可以大幅度的提高集群系統(tǒng)之間的通訊速度，因此特別適合替代傳統(tǒng)的 LANs 、總線轉(zhuǎn)發(fā)器和 DMA 不能滿足需求的應(yīng)用。 GE FUNAC 最新推出的 5565 系列反射內(nèi)存卡，其傳輸速度已達到 174M 字節(jié) / 秒。使用光纖，不僅可以連接更多的節(jié)點（最大到 256 個節(jié)點），而且具有很高的抗沖擊、抗干擾性能。反射內(nèi)存卡是完全的物理通訊，不需要任何軟件協(xié)議開銷，這是其他局域網(wǎng)傳輸無法相比的。測試結(jié)果表明，從數(shù)據(jù)寫入 RAM 到傳到另一個結(jié)點的反射內(nèi)存卡上，只有不到 400 納秒的時延。使用方便 在使用全局共享內(nèi)存時，由于對內(nèi)存的訪問是獨占型的，所以存在仲裁問題。而反射內(nèi)存通過向每個節(jié)點機提供一套相同的數(shù)據(jù)備份來避免這一問題，這使得各節(jié)點可以并發(fā)的訪問相同的內(nèi)容，不再需要考慮仲裁的問題，訪問反射內(nèi)存卡的內(nèi)存與訪問自身的內(nèi)存沒有差別。各節(jié)點間的數(shù)據(jù)一致性是由反射內(nèi)存保證的，對應(yīng)用軟件是透明的。另外，反射內(nèi)存卡的安裝也十分簡單，只需將反射內(nèi)存卡插在機器主板的一個可用槽口上，再將各臺計算機通過光纖網(wǎng)或扁平數(shù)據(jù)線連接在一起就可以了。不需要額外的驅(qū)動程序。獨立于操作系統(tǒng)和處理機 反射內(nèi)存卡最初是在 VME 總線上使用的，現(xiàn)在已經(jīng)可以在 PCI 、 PMC 、 Compact PCI 、等多種總線上使用了，這就可以將 ALPHA 、 Power PC 、 Macintosh 、奔騰等計算機通過反射內(nèi)存實時網(wǎng)絡(luò)連接在一起，組成一個集群系統(tǒng)，而不需考慮操作系統(tǒng)和處理機的問題。 這樣做的為一問題是 不同計算機的字節(jié)排序可能會不同，不同的機器間通訊時，需要作字節(jié)排序的轉(zhuǎn)換工作，在 GE FUNAC 的反射內(nèi)存中，這一轉(zhuǎn)換由反射內(nèi)存板自動完成，不需要軟件開銷。確定的數(shù)據(jù)傳輸時間 當(dāng)數(shù)據(jù)被寫入本地的反射內(nèi)存卡的內(nèi)存中時，就被同時傳輸?shù)狡渌噙B的計算機上，沒有軟件延遲，硬件延遲固定且極小。 5565 系列反射內(nèi)存卡在節(jié)點間傳輸數(shù)據(jù)時只需 400 納秒。這種確定的時間延遲為設(shè)計實時應(yīng)用提供了有效的保證。經(jīng)濟、高效 許多系統(tǒng)設(shè)計人員往往希望在較短的時間內(nèi)，花費盡量少的開銷實現(xiàn)一個集群系統(tǒng)，而大部分時間和開銷有花費在系統(tǒng)互連的軟件和硬件上。在這種情況下，反射內(nèi)存卡是一種非常好的選擇。首先，反射內(nèi)存卡的數(shù)據(jù)傳輸速率是非常吸引人的，而且不需要象以太網(wǎng)樣需要多層協(xié)議。其次，反射內(nèi)存卡使用簡單，不需要開發(fā)額外的通訊軟件，這有利于提高系統(tǒng)的可靠性，另外，也節(jié)省了軟件的開發(fā)費