方案概述

本设计以国微PCIe Switch 8748为核心交换芯片，通过多端口PCIe 4.0/5.0通道连接飞腾ARM架构处理器、龙芯LoongArch处理器及昇腾AI加速卡，构建支持NVMe协议的高速存储集群，目标实现6.5GB/s以上的可持续带宽。

硬件架构

1. 处理器选型

   • 飞腾S2500服务器芯片（16nm工艺，64核ARMv8）负责存储控制逻辑

   • 龙芯3C6000系列（对标至强6338）处理文件系统及RAID0驱动

   • 昇腾910B NPU加速数据压缩/加密算法

2. 互连拓扑

   • 8748 Switch提供24通道PCIe 4.0，支持非透明桥(NTB)模式实现多主机并行访问

   • 通过MRCD芯片管理DDR4内存池，降低CPU直连存储延迟

3. 存储介质

   • FPGA+NVMe IP核构建硬件加速存储栈，支持4K随机读写QoS保障

软件栈优化

• 飞腾PKS安全体系实现存储指令加密与SBP数字签名

• 龙芯内核定制EXT4文件系统，配合零拷贝技术减少数据传输开销

• 智能网卡卸载virtio-blk协议，释放CPU算力

性能验证

在Zynq平台实测中，该架构下8盘RAID0顺序读写达6.2GB/s，4K随机IOPS超1M。