随着计算机软件和硬件技术的快速发展,用高速网络设备将多台普通PC连接在一起构成的集群系统,可以获得高性/价比的计算服务。集群系统被越来越多的用户所接受。它也成了高性能计算机领域中的一个重要分支。通过对集群系统结构和软硬件的设计和实现,使集群系统能够体现出高性能、高可用性,以及很好的可扩展性。集群的结构设计需要根据具体应用定制,软件模块的设计则是在结构设计的基础上来完成的。软件模块设计涉及到网络通讯、分布式缓存、负载均衡以及高可用性等几个关键部分。为实现预定的系统目标。它们的设计好坏将直接影响到系统的性能和可靠性,以及将来的扩展能力。本论文主要依托四川省科技基金项目“嵌入式流媒体集群服务器”,实现流媒体集群服务器的硬件平台和底层软件平台。以Intel Ixp425网络处理器为功能核心,由处理器、电源、存储器、网络处理引擎为主要模块,同时扩展PCI接口,作为一块嵌入式设备卡插入到集群节点主机上,实现节点的cache缓冲和高速通信信道的功能。在系统硬件顺利实现的基础上,定制了Redboot作为引导程序、uclinux作为其操作系统平台,为上层的驱动和软件提供稳定可靠的支持。然后在集群节点机上开发PCI驱动实现与卡的通讯,在PCI卡上开发驱动与集群节点主机交互,并开发内核线程实现基于LAN的集群节点机之间的数据通讯。并充分利用卡上缓存,建立整个集群的分布式的缓存机制,以实现集群节点机之间的数据共享,在集群节点端开发Cache一致性模块实现对整个集群的分布式缓存进行管理、更新和同步,向上支持系统调用,与驱动程序衔接构成整个集群应用平台的基础。在硕士课题的研究工作中,作者的主要工作成果是:1.基于Ixp425网络处理器的嵌入式PCI卡的设计和实现。并调试整个硬件电路、移植引导程序和uclinux操作系统。2.开发Linux环境下集群节点上主机端的PCI卡的驱动程序,以及PCI插卡上,uclinux环境下与主机交互的驱动部分。其中包括集群节点机之间通讯的内核线程以及与整个集群分布式缓存管理的模块进行通信,搭建集群调试环境,编写测试代码,进行集群底层通讯、存储和管理的测试。