Raspberry Pi 被公認(rèn)為一個偉大的平臺，因其可用性和多功能性而廣受歡迎。然而，由于該平臺依賴于 SD 卡技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲，因此該平臺經(jīng)常不受歡迎。也就是說，我們需要記住，SD 卡易于訪問、易于閃存且易于更換。SD卡有很多不容忽視的優(yōu)點(diǎn)。

這只是確保所選 SD 卡與應(yīng)用程序的嚴(yán)重性正確對齊的問題。對于業(yè)余愛好者、小學(xué)生和大學(xué)生的簡單 Raspberry Pi 項(xiàng)目，額外費(fèi)用是不合理的，選擇低價 SD 卡的趨勢是可以理解的。盡管這些對于您的 Pi 入門來說是很好的，但如果您的最終應(yīng)用程序的可靠性對業(yè)務(wù)至關(guān)重要，那么您就不能便宜。

優(yōu)質(zhì)的工業(yè)級單層單元 （SLC） SD 卡是一項(xiàng)明智的投資，純粹是因?yàn)檫@將為您提供高性能和長期可靠性。因?yàn)樗鼈兠總€單元只寫入一位數(shù)據(jù)，與多級單元 （MLC） 或三級單元 （TLC） SD 卡相比，它們的讀/寫耐久性要好一個數(shù)量級。

工業(yè)級 SD 卡可以承受高溫和強(qiáng)烈的振動力，性能與任何其他系統(tǒng)存儲替代品一樣好（標(biāo)準(zhǔn) SD 卡可能會出現(xiàn)故障）。仍有幾個癥結(jié)需要解決。第一個是不穩(wěn)定的電源，這可能導(dǎo)致文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)損壞 - 因此必須采取措施解決這個問題。其次，任何存儲介質(zhì)最終都注定會失敗。

解決存儲故障情況

通過推出面向工業(yè)的樹莓派計算模塊系列，為樹莓派平臺打開了新的機(jī)遇。它現(xiàn)在以更容易嵌入工業(yè)應(yīng)用的形式提供。標(biāo)準(zhǔn)版用嵌入式 eMMC 閃存設(shè)備替換 SD 卡，而“Lite”版沒有 SD 卡或 eMMC。相反，它只有接口線，基本上使制造商能夠鏈接到他們首選的外部存儲介質(zhì)。

除了主要的 SD 接口（用于系統(tǒng)啟動）外，Raspberry Pi 計算模塊規(guī)范還包含額外數(shù)據(jù)存儲的規(guī)定。因此，不正確使用它似乎是一種浪費(fèi)。這正是 Sfera Labs 所做的！

這里采用的創(chuàng)新方法是將高速開關(guān)矩陣連接到兩條 50Hz 接口線，以便它們可以由板載微控制器管理。這為內(nèi)存存儲資源帶來了智能，允許以多種有價值的方式調(diào)整其配置。因此，可以獲得主要的運(yùn)營效益——從而提高系統(tǒng)可靠性。

雙 SD 卡架構(gòu)的優(yōu)勢

雙 SD 卡架構(gòu)將實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng) （OS） 與數(shù)據(jù)存儲的分離。主 SD 卡的文件系統(tǒng)可以配置為只讀，或者可以將寫入操作限制在最低限度以保持其完整性 - 避免損壞的可能性并使其遠(yuǎn)離會縮短其使用壽命的連續(xù)寫入活動。

然后，所有繁重的寫入工作都將在輔助 SD 卡上進(jìn)行。如果輔助 SD 卡出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將繼續(xù)工作，并且根據(jù)其設(shè)置方式，可以觸發(fā)警報以修復(fù)有故障的數(shù)據(jù)存儲元件。

這非常有用，可以延長系統(tǒng)的使用壽命，但它不會為您提供許多工業(yè)系統(tǒng)真正需要的完整的持續(xù)可靠性，因?yàn)槿魏瓮C(jī)時間都可能產(chǎn)生巨大的影響。

為了確保這一點(diǎn)，需要存儲系統(tǒng)冗余。通過在兩張 SD 卡上存儲完整文件系統(tǒng)的副本，Sfera Labs 的開關(guān)矩陣可以從一張卡交換到另一張卡，如果已經(jīng)運(yùn)行的那張開始出現(xiàn)故障。切換后，故障 SD 卡可以通過輔助總線訪問并嘗試自動修復(fù)它，這在處理遠(yuǎn)程無人設(shè)備時顯然是有利的。

如果可以，那么它將再次使用該 SD 卡。如果無法保存有故障的 SD 卡，則可以發(fā)出警報，要求更換它。同時，另一張SD卡繼續(xù)運(yùn)行文件系統(tǒng)，設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。

最終，經(jīng)過多年的持續(xù)正常運(yùn)行，通過少量的運(yùn)行時更新和補(bǔ)丁，難以到達(dá)位置的硬件將達(dá)到需要全面系統(tǒng)升級的地步。當(dāng)然，這不能在系統(tǒng)運(yùn)行時執(zhí)行。這就是雙 SD 卡架構(gòu)可以再次真正展示其價值的地方。

可以在系統(tǒng)繼續(xù)正常運(yùn)行的同時進(jìn)行全面升級，只需下載最新的系統(tǒng)映像并將其刷入備用 SD 卡即可。加載后，從新刷入的 SD 卡快速重新啟動將快速使系統(tǒng)恢復(fù)并再次運(yùn)行。

采用雙 SD 方法的硬件

Sfera Labs 的新型Strato Pi CM Duo和Iono Pi Max均針對工業(yè)控制基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)服務(wù)器的使用，均配備了 Raspberry Pi 計算模塊。需要注意的是，由于每個都包含高速開關(guān)矩陣，它們是目前市場上唯一具有內(nèi)置雙 SD 卡功能的基于 Raspberry Pi 的設(shè)備。通過來自 Raspberry Pi 的簡單命令，可以在兩張 microSD 卡之間切換——為它們提供操作系統(tǒng)冗余和運(yùn)行時更新的范圍。

這兩款設(shè)備都有一個嵌入式微控制器，用于監(jiān)督其 Raspberry Pi 計算模塊的活動和一個看門狗功能，用于監(jiān)控其中一個 GPIO 以檢測操作中的任何中斷（就像系統(tǒng)的數(shù)字心跳一樣）。如果有東西卡住了，可以執(zhí)行強(qiáng)制重置。

如果主 SD 卡出現(xiàn)故障，微控制器會注意到并強(qiáng)制關(guān)閉 Pi，切換到另一張 SD 卡，然后重新啟動。Raspberry Pi 計算模塊可以告訴微控制器在未來加電時應(yīng)該從哪個 SD 卡啟動系統(tǒng)。

這一切都可以通過編程方式完成，并且可以完全配置以滿足應(yīng)用程序的需求。例如，通過設(shè)置關(guān)機(jī)和看門狗時間，可以設(shè)置在切換到另一張 SD 卡之前嘗試從其中一張啟動的次數(shù)。

Strato Pi CM Duo 和 Iono Pi 除了具備剛才說明的功能優(yōu)勢外，還通過其他屬性進(jìn)一步區(qū)別于競品。這些包括一個 實(shí)時時鐘 （RTC）帶可更換備用電池、具有獨(dú)立電源控制和故障檢測功能的 USB 端口，以及 Microchip 的專用 ATECC608 安全元件 IC。還具有穩(wěn)定/受保護(hù)的電源級，以實(shí)現(xiàn)持續(xù)的電源輸入穩(wěn)定性。

審核編輯：郭婷