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分布式云存储基础架构借助x86架构取得进步

星星科技指导员 来源:嵌入式计算设计 作者:Kahlye Lee 2022-06-14 10:27 次阅读

随着云计算的出现,企业和 SMB 存储基础架构变得越来越分散,以便在提高 I/O 性能、数据恢复时间和每 GB 成本的同时实现最大可能的管理灵活性。这部分是由虚拟化技术的并行发展推动的,这有助于创建可根据不断变化的业务需求动态管理的网络 IT 资源的弹性池。

这种向云基础架构的加速转变促使 IT 系统架构师重新评估迄今为止支撑存储平台的传统存储硬件,这种重新评估自然会延伸到构成这些系统的嵌入式组件,尤其是处理器平台。

传统的存储阵列和服务器通常围绕集中式控制器或板进行架构,这些控制器或板通过按一对多 CPU 到磁盘驱动器配置分组的通用 x86 CPU 处理聚合存储 I/O。处理器是系统内数据流进出系统磁盘驱动器的主要瓶颈,因此系统供应商设计了性能最高的 CPU 以加快 I/O 速度,这会增加过程中的大量费用和功耗。

然而,随着为云提供动力的硬件基础设施越来越分散,需要一种新的云存储网络方法——一种不再强调整合存储模型的方法,而是提供以构建块方式增量部署存储资源的灵活性,无论何时需要这些资源分布式网络。这为新的云存储架构战略打开了大门,该战略利用分布式智能磁盘驱动器(闪存和机械)而不是昂贵的集中式存储阵列或服务器。通过为这些驱动器中的每一个配备高性能、节能的 x86 多核处理器,存储网络中的处理器内核总数可以超过传统存储系统中的内核数量,

图 1:具有内置管理程序的虚拟驱动器。

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低功耗、高性能并行处理

这种云优化的存储架构由加速处理单元 (APU) 和片上系统 (SoC) 处理器架构实现,它们将通用 CPU 和离散级 GPU 结合在一个两芯片或单芯片芯片组上,分别。这通过利用 GPU 对数据块并行处理计算任务来促进高速并行处理,从而在网络中的每个单独的磁盘驱动器节点上实现企业级存储吞吐量(图 1)。

与性能类似的异构 CPU+GPU 芯片组相比,这些高度集成的处理器架构还最大限度地降低了设计复杂性和系统尺寸,因为它们在硅片上进行了密集集成,从而减少了板层和尺寸。支持 APU/SoC 的计算优势最终使得可以在标准 3.5 英寸驱动器外壳内利用并行处理性能,该驱动器外壳还包含必要的嵌入式存储和网络硬件元素。

也许最重要的是,APU 和 SoC 处理器可以支持热设计功率 (TDP) 配置文件,从而显着降低系统级热量产生,更重要的是,允许使用以太网供电 (PoE) 为驱动器供电。PoE 是这种新网络存储架构的关键促成因素,与当今高耗电的存储阵列和服务器相比,它提供了显着的每瓦性能效率优势,后者依赖于在不同负载条件下具有不同效率的高功率电源。相比之下,使用 PoE 为每个驱动器供电允许在固定负载条件下调整和最大化效率。

备用电源和电池电源

在这些智能驱动器中使用低功耗 APU 和 SoC 处理器带来了额外的好处,它超越了主存储,进入了不间断存储和容错文件系统领域。在这里,超分布式云存储架构也有内在的好处,包括能够在整个网络中执行驱动器到驱动器的数据镜像,以实现数据冗余和保护目的。大多数企业阵列和服务器系统通过限制在单个系统/机柜内的独立磁盘冗余阵列 (RAID) 实现这种冗余能力,跨磁盘驱动器复制数据。这增加了多驱动器故障导致不可挽回的数据丢失的风险,而在由分布式磁盘驱动器组成的基于云的分散存储架构中,

涉及数据保护的另一个关键考虑因素是备用电源。对于传统的存储阵列和服务器系统,备用电源是通过大型、昂贵的 UPS 系统和柴油发电机提供的。然而,在分布式云网络中,电力备份是在单个驱动器级别启用的。由于嵌入式 APU 和 SoC 处理器实现的低功耗,磁盘电池备份现在已成为使用消费级电池的现实。与传统的电池备份方法相比,这可以减少数据中心的占地面积和机架空间。

闪存是这种电池备份模式的关键促进技术——事实上,这种能力即使不是不可能,也很难用传统的硬盘驱动器实现。另一方面,闪存采用先进的缓存算法实现时,可加快读/写速度并最大限度地减少数据写入周期期间的 NAND 退化,提供最高水平的存储性能和可靠性,无需移动部件。在长时间停电的情况下,这些驱动器可以支持正常关机操作,从而最大限度地降低数据丢失和/或驱动器电气损坏的风险。

从硬件到软件

为了让这种基于磁盘驱动器的云存储模型在实际功能上与传统的集中式存储方法相媲美,需要提供一些必备的软件功能。虚拟化是其中最主要的,它允许在磁盘驱动器级别本地运行虚拟机 (VM),从而为不同的工作负载和/或多租户使用提供精细的资源配置。

对流行的横向扩展计算架构的原生支持也很关键。Apache Hadoop 和 OpenStack 等开源软件框架对于大数据和云存储应用程序尤为重要,并且必须在驱动器上本地运行,以最大限度地减少添加或更换节点时计算集群的性能下降。

纠错码 (ECC) 支持是另一个关键因素。传统上,ECC 支持仅限于耗电的处理器平台,但超节能、计算密集型 x86 云基础架构的发展使得 ECC 支持在低功耗处理器领域成为越来越重要的要求。ECC 有助于确保最高级别的数据完整性,同时通过使用高级加密算法提高数据安全性。

底层 x86 处理平台有助于确保与 Internet 骨干基础设施的紧密集成,并支持丰富的行业标准软件和工具生态系统,这些软件和工具用于构建当今的公共和私有存储云。

一种新的云存储模式

从昂贵的单片存储阵列到商品服务器,传统存储系统会给云存储基础架构增加显着的成本、管理复杂性和功耗,同时带来大量以备份和恢复为中心的挑战。

另一方面,利用 x86 APU 和 SoC 的高度可扩展、基于磁盘驱动器(闪存和机械)的云存储模型可以产生前所未有的功率效率,提供突破性的并行处理性能,并支持企业级存储和管理功能。在单个磁盘驱动器上支持电池供电备份的附加功能确保了最高水平的业务连续性和数据保护。

审核编辑:郭婷

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    Integrated MAX25610x同步降压和降压-升压LED驱动器可提供恒定输出电流,以驱动大功率发光二极管。该驱动器适用于需要高压输入的汽车和工业照明应用。这些驱动器集成了两个60mΩ功率MOSFET,可实现同步操作,从而最大限度减少了外部元件数量。该器件的灵活配置支持降压、反相降压-升压和升压转换。这些LED驱动器采用电流模式控制,可提供快速瞬态响应,并轻松实现环路稳定。Maxim MAX25610x驱动器还可以用作直流-直流转换器,使用FB输入作为输出分压器的反馈。 特性 符合汽车类AEC-Q100标准 高度集成,最大限度减少了物料需求 输入电压范围:5V至36V 工作频率:400kHz 开关频率选项:2.2MHz 内部电流检测选项 集成高侧和低侧开关MOSFET 带模拟控制电压的脉冲宽度调制 (PVM) 调光 降压LED驱动器,用于1至2个LED 反相降压-升压LED驱动器,用于3至5个LED 工作温度范围:-40°C至+125°C 短路、过压和热保...
    发表于 10-28 15:05 231次 阅读
    MAX25610AAUE+ Maxim Integrated MAX25610x降压和降压升压LED驱动器

    STM32L552CCT6 STMicroelectronics STM32L5超低功耗微控制器

    oelectronics STM32 L5超低功耗MCU设计用于需要高安全性和低功耗的嵌入式应用。这些MCU基于Arm树皮-M33处理器及其TrustZone,用于Armv8-M与ST安全实施结合。STM32 L5 MCU具有512KB闪存和256KB SRAM。借助全新内核和ST ART Acccelerator™, STM32 L5 MCU的性能进一步升级。这些STM32 L5 MCU采用7种形式封装,提供大型产品组合,支持高达125°C的环境温度。 特性 超低功耗,灵活功率控制: 电源范围:1.71V至3.6V 温度范围:-40°C至+85/+125°C 批量采集模式(BAM) VBAT模式下187nA:为RTC和32x32位储备寄存器供电 关断模式下,17nA(5个唤醒引脚) 待机模式下,108nA(5个唤醒引脚) 待机模式下,配备RTC,222nA 3.16μA停止2,带RTC 106μA/MHz运行模式(LDO模式) 62μA/MHz 运行模式(3V时)(SMPS降压转换器模式) ...
    发表于 10-28 15:01 453次 阅读
    STM32L552CCT6 STMicroelectronics STM32L5超低功耗微控制器

    led灯驱动器输出电压

    半导体 L99LD01 高效恒流 LED 驱动器是一款完整的恒流直流-直流转换器 LED 驱动器,适用于汽车应用。它采用 BCD5S 70V 技术制造,并以 LQFP32 封装形式组装。L99LD01 用于升压、降压-升压和反激式转换器拓扑。一个内部随机抖动振荡器在低频模式下工作,扩大了开关频率的射频频谱,从而降低 EMC。 该装置包括内部低跌落电压调节器,可用于提供微控制器和复位引脚,用于在启动时和每次被调节的输出电压降到既定电压阈值以下时重置微控制器。 特性 合格汽车 [医]恒流操作 电流LED可由外部传感电阻器设置,并可通过SPI调节 转换器开关频率可调节的外部电阻(RSF) 内部扩频抖动振荡器的EMC降低 低频率PWM调光操作。 当前最大输入限制 最大开关占空比限制器 由外部电阻(R9)调节的斜率补偿) 电池过电压关闭保护(EXT。 需要R3,R4电阻) 链式OV检测(R5,R6外) 用于监测和控制LED温度(需要外部NTC电阻)、L...
    发表于 10-28 14:58 219次 阅读
    led灯驱动器输出电压

    MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

    MAX25612高压LED控制器是一款单通道高亮度LED (HB LED) 驱动器,适用于汽车前灯应用。这些应用包括远光灯、近光灯、日间行车灯 (DRL)、转向指示灯、雾灯和其他LED灯。该器件的输入电压范围为5V至48V,可以驱动一个LED灯串,最大输出电压为65V。MAX25612是完全同步型器件,适合需要同步整流的升压和降压-升压应用,可提供大于90%的效率。 MAX25612可检测LED灯串高侧的输出电流。需要进行高侧电流检测,以防止输出端到接地或电池输入端发生短路。该器件也是用于驱动LED的最灵活方案,支持升压、高侧降压或降压-升压模式配置。PWM输入提供高达5000:1的LED调光比,ICTRL输入在MAX25612中提供额外的模拟调光功能。MAX25612还包括一个FLT标志,用于指示灯串开路、灯串短路和热关断。MAX25612还支持内置扩频调制,以提高电磁兼容性能。 特性 集成度高,可最大限度地减少BOM、降低成本 +5.0V至+48V的宽输入电压范围和+65V的最大升压输出 集成pMOS调光FET驱动器 用于模拟调光的ICT...
    发表于 10-28 14:57 279次 阅读
    MAX25612BATP/VY+ MaximIntegrated MAX25612高压LED控制器

    ALED1642GWXTTR STMicroelectronics ALED1642GW LED 显示驱动器

    oelectronics ALED1642GW LED 显示驱动器是单片低压低电流 16 位移位寄存器,用于 LED 面板显示屏。ALED1642GW 可确保 20V 的输出驱动能力,用户可以以串联方式连接若干个 LED。在输出阶段,16 个稳压电流源提供从 3mA 到 40mA 的恒定电流以驱动 LED。电流通过外部电阻器进行设定,并可以由一个 7 位电流增益寄存器在两个子范围间进行调整。各通道亮度可通过 12/16 位灰阶控制分别进行调整。可编程的开关时间(有四个不同值可用)改善了系统低噪声发生性能。 特性 16个恒定电流输出通道 输出电流3mA至40mA 电流可编程通过外部电阻 两个范围内的7位全局电流增益调整 12/16位PWM灰度亮度控制 可编程输出开启/关闭时间 错误检测模式(打开和短路-LED) 可编程短路LED检测阈值 自动节电/自动唤醒 可选择的SDO同步在CLK下降边缘 拉杜尔输出延迟(可选) 3V到5.5V供电电压 热停机和超温报警 高达30MH...
    发表于 10-28 09:26 330次 阅读
    ALED1642GWXTTR STMicroelectronics ALED1642GW LED 显示驱动器

    LED8102SXTTR STMicroelectronics LED8102S LED阵列驱动器

    oelectronics ALED8102S LED阵列驱动器是一款单片、低电压、led驱动器,具有8个低侧通道。ALED8102S设计用于提供高达20V输出驱动能力,支持连接多个串联LED。八个稳压电流源提供5mA至100mA恒定电流来驱动LED。通过一个外部电阻器设置电流。 LED8102S具有热管理功能,可强制关断以保护器件(通常在+170°C时关断,15°C滞后重启)。热保护开关仅关闭输出通道。 工作电源电压范围为3.0V至5.5V。输出控制由四个开关输入提供,实现开/关切换操作。在所有有源输出LED上,可通过应用到输出使能引脚 (OE) 上的全局PWM信号调整亮度。输出可并联,或者不使用时不连接。 LED8102S LED驱动器采用14引脚高热效率薄型微缩小外形封装 (HTTSSOP)。 特性 8个恒定电流输出通道,由4个开关输入控制 输出电流:5mA至100mA 电流可通过外部电阻器编程 电源电压:3.0V至5.5V 20V电流发生器额定电压 热关断 工作结温范围:-40°C至+150°C ...
    发表于 10-21 10:45 279次 阅读
    LED8102SXTTR STMicroelectronics LED8102S LED阵列驱动器

    STSPIN32F0251TR STMicroelectronics STSPIN32F025x250V三相控制器

    oelectronics STSPIN32F025x 250V三相控制器是高度集成的解决方案,用于驱动三相应用。由于集成度高,因此有助于设计人员减少PCB占位和总体物料清单。STSPIN32F025x内置STM32F031x6x7 MCU(采用Arm® 32位Cortex®-M0 CPU)和250V三路半桥栅极驱动器。半桥栅极驱动器可驱动N通道功率MOSFET或IGBT。该器件集成了具有高级smartSD功能的比较器,可确保快速有效地防止过载和过流。下部和上部驱动部分还集成了高压自举二极管,以及防交叉传导、死区时间和UVLO保护。这些特性可防止电源开关在低效率或危险条件下运行。低侧和高侧部分之间的匹配延迟可确保无周期失真。集成的MCU可以执行FOC、6步无传感器以及其他高级驱动算法(包括速度控制回路)。 特性 三相栅极驱动器 高达250V高压轨 驱动器电流能力 200mA/350mA拉/灌电流 (STSPIN32F0251) 1.0A/0.85A拉/灌电流 (STSPIN32F0252) dV/dt瞬态抑制:±50V/ns ...
    发表于 10-21 10:41 288次 阅读
    STSPIN32F0251TR STMicroelectronics STSPIN32F025x250V三相控制器

    STGAP2HSMTR STMicroelectronics STGAP2HS4A 单通道栅极驱动器

    oelectronics STGAP2HS 4A单通道栅极驱动器在栅极驱动通道、低电压控制和接口电路之间提供电流隔离。STGAP2HS适合用于中等功率和大功率应用,例如工业应用中的电源转换和电机驱动器逆变器,具有4A能力和轨到轨输出。 STM STGAP2HS单通道栅极驱动器有两种不同配置,一种具有独立的输出引脚,另一种具有单输出引脚和米勒钳位功能。借助独立输出引脚的配置,可通过专用栅极电阻分别优化导通和关断。单输出引脚和米勒钳位功能配置可防止半桥拓扑中快速换向时的栅极尖峰。两种配置均为外部元件提供较高的灵活性,降低物料清单成本。 STGAP2HS集成UVLO和热关断保护功能,可简化高可靠性系统的设计。双输入引脚支持选择信号极性控制和实施HW互锁保护,可在控制器发生故障时避免交叉传导。 STGAP2HS 4A单通道栅极驱动器采用宽体SO-8W封装。 特性 高达1200V高压轨 驱动器电流能力:4A拉电流/灌电流(25°C时) dV/dt瞬变抗扰性:±100V/ns,全温度范围内 整体输入-输出传播延迟:75ns ...
    发表于 10-21 10:30 234次 阅读

    STEVAL-LLL004V1 STMicroelectronics STEVALLLL004V1 LED驱动器

    oelectronics STEVAL-LLL004V1 LED驱动器是一款数控恒流LED驱动器。PFC级和两个直流-直流转换器设计用于在转换模式下工作以优化效率。该LED驱动器可提供75W的输出功率。 通过模拟和数字方法,该驱动器可以将LED调暗至最高亮度水平的0.5%。通过任何一种调光技术,该操作在整个调光范围内均无闪烁。该电路板具有高效率,功率因数几乎等于1,并且在宽输入电压和负载条件下具有低THD百分比。这得益于高性能ST电源产品,以及在32位STM32F0微控制器上运行的高级算法。 特性 宽输入电压范围:85VAC至265VAC 转换模式PFC 两个基于不同拓扑、在转换模式下工作的恒流输出: 降压拓扑 反向降压拓扑 输出电流:500mA ±2.5% 输出端连接的LED数量:16至24个白光LED(每个3.3V) 满负载时,PFC > 0.97,THD < 20%(85VAC至265VAC输入电压范围) 最大负载时峰值效率≅ 90% ...
    发表于 10-21 10:06 212次 阅读

    RH-OSC04 RH-OSC04抗辐射 晶体振荡器驱动器和分频器

    发表于 05-20 17:05 264次 阅读

    EVL6562A-LED EVL6562A-LED恒流逆降压LED驱动器使用L6562A

    发表于 05-20 12:05 304次 阅读

    NCP302155 集成驱动器和MOSFET 55 A.

    155将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302155集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达55A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 支持Intel®PowerState 4 使用3级PWM的零交叉检测选项 内部自举二极管 热警告输出和热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V-Core和非V核DC-DC转换器 大电流DC-DC负载点转换器 小型电压调节器模块 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 22:02 775次 阅读

    NCP303151 集成驱动器和带集成电流监视器的MOSFET

    151将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成到单个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP303151集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 能够达到50 A的平均电流 30 V / 30 V击穿电压MOSFET具有更高的长期可靠性 能够以高达1 MHz的频率切换 与3.3兼容V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 精确电流监测 具有3级PWM的过零检测选项 内部自举二极管 欠压锁定 支持英特尔®PowerState 4 应用 桌面和笔记本微处理器 图形卡 路由器和交换机 支持英特尔®PowerState 4 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 22:02 1044次 阅读

    NCP302040 集成驱动器和MOSFET 40 A.

    040将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302040集成解决方案大大减少了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达40A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 支持英特尔®电源状态4 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 电源和笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 22:02 424次 阅读

    NCP302150 集成驱动器和MOSFET 45 A.

    150将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302150集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达45A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 支持英特尔®电源状态4 使用3级PWM进行零交叉检测的选项 热警告输出和热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V-Core和非V-Core DC-DC Con转换器 小型电压调节器模块 高电流DC-DC负载点转换器 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 21:02 855次 阅读

    NCP302055 集成驱动器和MOSFET 50 A.

    055将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302055集成解决方案大大减少了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达50A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 支持Intel®PowerState 4 使用3级PWM的零交叉检测选项 内部自举二极管 热警告输出和热关机 热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V -Core和非V-DC DC-DC转换器 大电流DC-DC负载点转换器 小型电压调节器模块 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 21:02 516次 阅读

    NCP6992 AIRFUEL-MR无线电源发送器ASIC

    2是一款无线电源ASIC,可提供符合AirFuel MR标准的非接触式6.78 MHz电力传输单元(PTU)所需的电源,测量和支持功能。 NCP6992与蓝牙信令协议(BLE)相结合,通过管理功率传输(包括效率和故障条件管理),有助于调整和优化发送器线圈的功率。 特性 输入电压范围4.5V至22V 提供小型7x7mm²可湿性侧翼电镀QFN-56封装,间距0.4mm 直接从墙上适配器或USB端口供电 可通过3.4 MHzI²C接口进行广泛编程 50 W功率升压控制器,具有可在9V至55.2V(200mV步进)下编程的转换器,具有OVP和自动控制输入选项 可配置的睡眠模式和使用直接输入控制的快速唤醒循环 In集成式降压转换器5V& 500mA 2通用GPIO可用于逻辑I / O,ADC输入或时钟输出 系统LDO可编程为1.2V至3.6V,100 mV步进,带动态电压调节(DVS) USB BC 1.2检测的前端 具有OCP的四相可选6.78MHz PA驱动器 用于天线切换的PWM控制继电器驱动器 用于PA电源电压,电流和温度测量的10位ADC 一个阻抗控制检测器 具有ADC读数的差分...
    发表于 07-29 18:02 382次 阅读