高速磁盘流传输的重要性:
现代数据采集系统通常每秒生成数十GB的高保真数据。传统的基于文件系统的存储方式会引入延迟、限制性能,并且无法以数字化仪的全速持续记录。为了克服这些限制,Teledyne SP Devices 开发了 libads,这是一款高性能 NVMe 流式库,可直接对 SSD 阵列进行块级写入。libads 完全绕过操作系统,消除了瓶颈,并与 ADQ35 数字化仪配合使用时,可提供不间断高速数据采集所需的持续性能。

磁盘流式架构:
高性能磁盘流式传输依赖于从数字化仪到存储设备的高效且确定性的数据移动。该架构的核心是 ADQ35,它在单通道模式下最高可达 10 GSPS,在双通道模式下最高可达 5 GSPS,从而生成 20 GB/s 的原始数据。其 PCIe Gen3 接口支持每个设备向主机提供高达 14 GB/s 的传输带宽,为超高速数据采集奠定了基础。
合适的主机 PC 必须提供足够的 PCIe Gen4 或 Gen5 x16 插槽,以容纳数字化仪、GPU 和 NVMe 载卡,而不会造成瓶颈。通常使用 PCIe 分支或 PCIe 交换机来并行连接多个 NVMe 驱动器。可以使用企业级 NVMe SSD(例如 Kioxia CD8)构建 RAID 阵列,以实现长时间持续稳定的写入性能;或者使用高端消费级 SSD 进行经济高效的突发记录,在可以接受 SLC 缓存限制的情况下,也可以使用高端消费级 SSD。 libads 通过直接写入原始磁盘扇区,最大限度地减少了开销,并最大限度地提高了性能。

libads 角色负责
管理从 ADQ35 到 NVMe 驱动器的直接数据流传输,采用大块连续写入的方式。这种方法在合适的 RAID 配置下可实现超过 25 GB/s 的持续写入速度,同时保持性能稳定,抖动极小。该库可扩展至从小型系统到 PB 级 RAID 阵列的各种规模,并保持较低的 CPU 负载,使主机处理器能够专注于监控或可选的实时处理,包括 GPU 加速的工作流程。

泰莱ADQ35数字化仪

存储配置示例:
由五块高性能固态硬盘(例如五块 Kioxia CD8 硬盘)构建的企业级 RAID 系统可提供 25 GB/s 或更高的持续写入速度,总容量约为 75 TB。这种配置非常适合以数字化仪全速进行数小时的录制,并能提供长期稳定的性能,不会出现性能下降。
对于成本更为敏感的环境,可以使用两块高端消费级 NVMe 硬盘(例如 Kingston Fury Renegade G5)进行配置,该配置可提供适用于数百 GB 录制的高突发写入速度。虽然 SLC 缓存耗尽后性能会下降,但这种方法对于短时录制或预算有限的应用仍然具有吸引力。

性能考虑因素
实现最佳性能取决于几个因素,包括正确的 PCIe 通道分配、使用大块传输大小、所选 SSD 的耐用性和持续性能特性,以及适当的散热管理,以避免在长时间记录期间驱动器过热限制。

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