GE反射內存實時通訊網絡解決方案

　　實時通訊網絡是用于需要較高實時性要求的應用領域的專用網絡通訊技術，一般采用基于高速網絡的共享存儲器技術實現。它除了具有嚴格的傳輸確定性和可預測性外，還具有速度高、通信協議簡單、宿主機負載輕、軟硬件平臺適應性強、可靠的傳輸糾錯能力、支持中斷信號的傳輸等特點。 本方案選用 GE FANUC 公司的反射內存卡構建實時反射內存網絡。該實時網絡除具有一般共享內存網絡的優點外，還具有網絡延遲小、技術成熟、可靠性高、集成簡單、擴展方便等優勢。 反射內存卡連接方式分為單向環形連接和星形連接兩種，單向環形網絡結構具有先天的“無沖突”、“全負載”、自然排序和嚴格確定傳輸延遲功能。這種網絡結構下，所有的節點無論以何種方式，同時以最大的速率突發或持續傳送數據，環形網絡都可以借助物理結構自然的實現無沖突的排序和傳播，不會對網絡實時性能和傳輸性能構成任何不利影響。網絡一旦構成，任意兩點間的傳輸延遲都是嚴格確定的。不僅如此，數據發送方還能利用環形回路，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，通過反射內存 HUB 來旁路損壞或者掉電的板卡，構成更穩定的網路結構。反射內存是一種強實時高帶寬局域網技術，在互連的計算機間提供高效的數據傳輸。強實時網絡應用領域已經越來越廣泛的采用這種技術。 反射內存網絡在所有互連的節點中虛擬出一段全局共享的網絡內存，在分布系統中實現內存至內存的通信，因此應用程序沒有軟件開銷。每臺結點機上插一塊反射內存卡，卡上帶有雙端口內存。每個節點機的各層應用軟件可以直接讀寫反射內存卡上的內存。當數據被寫入一臺機器的反射內存卡的內存中后，反射內存卡自動通過光纖傳輸到所有其他連在網絡上的反射內存卡的內存里相應的位置，傳輸延遲只有幾百納秒。即，所有反射內存卡上的內存總是同步更新為完全相同的內容，就像虛擬出一段全局共享內存一樣。而各節點機在訪問數據時，只要訪問本地的反射內存卡內存即可，無需設備驅動程序和網絡協議。反射內存網絡具有以下主要特點高速度和高性能 由于反射內存網絡可以大幅度的提高集群系統之間的通訊速度，因此特別適合替代傳統的 LANs 、總線轉發器和 DMA 不能滿足需求的應用。 GE FUNAC 最新推出的 5565 系列反射內存卡，其傳輸速度已達到 174M 字節 / 秒。使用光纖，不僅可以連接更多的節點（最大到 256 個節點），而且具有很高的抗沖擊、抗干擾性能。反射內存卡是完全的物理通訊，不需要任何軟件協議開銷，這是其他局域網傳輸無法相比的。測試結果表明，從數據寫入 RAM 到傳到另一個結點的反射內存卡上，只有不到 400 納秒的時延。使用方便 在使用全局共享內存時，由于對內存的訪問是獨占型的，所以存在仲裁問題。而反射內存通過向每個節點機提供一套相同的數據備份來避免這一問題，這使得各節點可以并發的訪問相同的內容，不再需要考慮仲裁的問題，訪問反射內存卡的內存與訪問自身的內存沒有差別。各節點間的數據一致性是由反射內存保證的，對應用軟件是透明的。另外，反射內存卡的安裝也十分簡單，只需將反射內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或扁平數據線連接在一起就可以了。不需要額外的驅動程序。獨立于操作系統和處理機 反射內存卡最初是在 VME 總線上使用的，現在已經可以在 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存實時網絡連接在一起，組成一個集群系統，而不需考慮操作系統和處理機的問題。 這樣做的為一問題是 不同計算機的字節排序可能會不同，不同的機器間通訊時，需要作字節排序的轉換工作，在 GE FUNAC 的反射內存中，這一轉換由反射內存板自動完成，不需要軟件開銷。確定的數據傳輸時間 當數據被寫入本地的反射內存卡的內存中時，就被同時傳輸到其他相連的計算機上，沒有軟件延遲，硬件延遲固定且極小。 5565 系列反射內存卡在節點間傳輸數據時只需 400 納秒。這種確定的時間延遲為設計實時應用提供了有效的保證。經濟、高效 許多系統設計人員往往希望在較短的時間內，花費盡量少的開銷實現一個集群系統，而大部分時間和開銷有花費在系統互連的軟件和硬件上。在這種情況下，反射內存卡是一種非常好的選擇。首先，反射內存卡的數據傳輸速率是非常吸引人的，而且不需要象以太網樣需要多層協議。其次，反射內存卡使用簡單，不需要開發額外的通訊軟件，這有利于提高系統的可靠性，另外，也節省了軟件的開發費