本实用新型属于IBM小型机领域，尤其涉及一种基于Flash加速卡的小型机IO系统。
背景技术：
Power PCIe Flash卡可以直接插入小型机PCIe插槽，通过PCI总线进行直接存储器访问，而不是封装成SAS连接的硬盘驱动器。从I/O延迟角度上讲，这是一种革命性的改变，使得随机读写性能比当前最快的存储阵列成数量级的提升
在该技术基础上，结合Flash cache、并行文件系统等技术形成超融合Power一体机，极大的提升I/O处理能力，使得最好的CPU计算能力配上了最快的I/O处理能力，提速之后的系统总体数据处理能力能够得到10-50倍的提升，这样的优点使已有小型机的客户能够继续在已有技术平台上快速开展创新业务，为用户提供一种基于传统架构的大数据解决方案，以满足日益增长的大并发、低延迟、高性能数据处理需求。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于Flash加速卡的小型机IO系统。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种基于Flash加速卡的小型机IO系统，包含逻辑IO层和物理IO层，所述逻辑IO层包含第一控制器模块以及分别与其连接的卷管理模块、文件存放及读取模块和第一存储器模块；所述物理IO层包括第二控制器模块、设备驱动模块、IO接口模块、第二存储器模块、FLASH加速卡、加速卡控制器；所述设备驱动模块、IO接口模块、第二存储器模块分别与第二控制器模块连接，所述FLASH加速卡通过加速卡控制器与第二控制器模块连接。
作为本实用新型一种基于Flash加速卡的小型机IO系统的进一步优选方案,所述加速卡控制器采用芯片型号为Xlinx FPGA的控制器。
作为本实用新型一种基于Flash加速卡的小型机IO系统的进一步优选方案,所述FLASH加速卡通过PCIe3.0接口与小型机进行通信。
作为本实用新型一种基于Flash加速卡的小型机IO系统的进一步优选方案,所述FLASH加速卡内包含一闪存，所述闪存采用NAND型闪存。
作为本实用新型一种基于Flash加速卡的小型机IO系统的进一步优选方案,所述第一控制器模块和第二控制器都采用芯片型号为AT91SAM9260的微处理器。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本实用新型通过引入Flash加速卡，有效地提升了数据最终存放问题的效率、数据安全、容灾是这里需要考虑的问题，而提高存储的性能，直接提高物理IO层的性能进而提升IO系统的能力。
附图说明
图1是本实用新型的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，一种基于Flash加速卡的小型机IO系统，包含逻辑IO层和物理IO层，所述逻辑IO层包含第一控制器模块以及分别与其连接的卷管理模块、文件存放及读取模块和第一存储器模块；所述物理IO层包括第二控制器模块、设备驱动模块、IO接口模块、第二存储器模块、FLASH加速卡、加速卡控制器；所述设备驱动模块、IO接口模块、第二存储器模块分别与第二控制器模块连接，所述FLASH加速卡通过加速卡控制器与第二控制器模块连接。
文件存放及读取模块用于数据的存放和读取，所述卷管理模块用于屏蔽底层磁盘对读取模块和存储模块的影响，所述存储模块用于数据的存储。
本实用新型通过引入Flash加速卡，有效地提升了数据最终存放问题的效率、数据安全、容灾是这里需要考虑的问题，而提高存储的性能，直接提高物理IO层的性能进而提升IO系统的能力。
Flash加速卡使用NAND型闪存，以块为单位进行擦除操作。闪存的写入操作必须在空白区域进行，如果目标区域已经有数据，必须先擦除后写入，因此擦除操作是闪存的基本操作。我们使用大容量闪存，采用2KB页，每个块包含64个页，容量128KB。使用8组NAND闪存模块，单卡最大容量可达3.5TB。
加速卡控制器使用Xlinx FPGA芯片，实现对NAND FLASH模块的读写、元数据管理，数据布局影射、磨损均衡、垃圾回收、缓存策略、片间RAID和掉电元数据一致性保障等内容。这些功能需要用到链表、树等复杂数据结构，插入删除操作需要占用大量CPU周期，且只能串行处理，影响系统性能。我们对其进行改进，使用VHDL进行编程，实现硬件并行处理加速，可大量节省CPU开销。
加速卡控制器使用多个通道，每个通道挂多片Flash。数据写入Flash时，除了主机发送的数据或者原始数据，其他数据使用LAPC低密度ECC校验。数据读出的时候，通过扰码，加扰，解扰，看ECC是否出现错误，若有错则在纠错后将芯片发到内部，供后续的程序处理。
FLASH加速卡使用PCIe3.0接口与小型机进行通信，接收主机端发过来的指令，即完成、实现对应的SAS/SATA协议端，获取Host发出的IO指令并解码和生成内部私有数据结构等待执行。
所述加速卡控制器采用芯片型号为Xlinx FPGA的控制器，所述FLASH加速卡通过PCIe3.0接口与小型机进行通信，所述FLASH加速卡内包含一闪存，所述闪存采用NAND型闪存。所述第一控制器模块和第二控制器都采用芯片型号为AT91SAM9260的微处理器。
AT91SAM9260是ATMEL公司的工业级处理器，具备8KB指令以及8KB数据缓存。在190MHz时钟频率下运行时性能可达210 MIPS。 该芯片内置了8KB SRAM以及32KB ROM，在最高处理器或总线速度下可实现单周期访问。该芯片还具备外部总线接口，这些外部总线接口中包含了诸多控制器，用于控制SDRAM以及包括 NAND Flash和Compact Flash在内的静态存储器。 其广泛的外围设备集包括USB全速主机和设备接口、10/100 Base T以太网MAC、图像传感器接口、多媒体卡接口（MCI）、同步串行控制器（SSC）、USART、主/从串行外围设备接口（SPI）、一个三通道16位 定时计数器（TC）、一个双线接口（TWI）以及四通道10位模数转换器。 三个32位并行输入/输出控制器让针脚可以与这些外围设备实现多路复用，从而减少了设备的针脚数量以及外围设备DMA通道，将接口与片上、片外存储器之间的数据吞吐量提升到了最高水平。
AT91SAM9260拥有可实现高效系统管理的全功能系统控制器，其中包含了一个复位控制 器、关机控制器、时钟管理、高级中断控制器（AIC）、调试单元（DBGU）、周期间隔定时器、看门狗定时器以及实时定时器。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。