Teledyne SP Devices stellt High-Speed-Disk-Streaming mit ADQ35 und libads für extreme Datenerfassung vor
Teledyne SP Devices hat kürzlich einen bedeutenden Fortschritt in der Hochgeschwindigkeits-Datenerfassung durch die kombinierten Fähigkeiten seiner High-Speed-Datenerfassungskarten der ADQ3-Familie und der proprietären NVMe-Streaming-Bibliothek libads angekündigt. Gemeinsam ermöglichen diese Technologien eine kontinuierliche Schreibperformance von mehreren zehn Gigabyte pro Sekunde und unterstützen damit Datenerfassung und Aufzeichnung über lange Zeiträume für Anwendungen wie Breitbandsignalerfassung, Radaranalyse, Satellitenüberwachung und wissenschaftliche Instrumentierung.
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Moderne Datenerfassungssysteme erzeugen heute routinemäßig mehrere zehn Gigabyte hochauflösender Daten pro Sekunde. Herkömmliche, dateisystembasierte Speichermethoden verursachen Latenzen, begrenzen den Datendurchsatz und können eine kontinuierliche Aufzeichnung mit voller Digitizer-Geschwindigkeit nicht aufrechterhalten. Um diese Einschränkungen zu überwinden, hat Teledyne SP Devices libads entwickelt – eine leistungsstarke NVMe-Streaming-Bibliothek, die direkte Block-Level-Schreibzugriffe auf SSD-Arrays ermöglicht. Durch die vollständige Umgehung des Betriebssystems beseitigt libads Engpässe und liefert die notwendige Dauerleistung für eine unterbrechungsfreie Hochgeschwindigkeits-Datenerfassung in Kombination mit dem ADQ35-Digitizer.
Disk-Streaming-Architektur
Leistungsfähiges Disk-Streaming erfordert eine effiziente und deterministische Datenübertragung vom Digitizer zum Speicher. Im Zentrum dieser Architektur steht der ADQ35, der im Einkanalmodus mit bis zu 10 GSPS oder im Zweikanalmodus mit 5 GSPS arbeitet und dabei 20 GB/s Rohdaten erzeugt. Seine PCIe-Gen3-Schnittstelle unterstützt eine Host-Transferbandbreite von bis zu 14 GB/s pro Gerät und bildet damit die Grundlage für Datenerfassung mit extrem hohen Geschwindigkeiten.
Ein geeigneter Host-PC muss über ausreichend PCIe-Gen4- oder Gen5-x16-Steckplätze verfügen, um Digitizer, GPUs und NVMe-Carrier-Boards ohne Engpässe integrieren zu können. PCIe-Bifurkation oder PCIe-Switches werden häufig eingesetzt, um mehrere NVMe-Laufwerke parallel anzubinden. RAID-Arrays können mit Enterprise-NVMe-SSDs wie der Kioxia CD8 für eine konstante Schreibleistung über lange Zeiträume aufgebaut werden oder mit High-End-Consumer-SSDs für kosteneffiziente Burst-Aufzeichnungen, bei denen Einschränkungen durch den SLC-Cache akzeptabel sind. Durch das direkte Schreiben auf rohe Datenträgersektoren minimiert libads den Overhead und maximiert den Datendurchsatz.
Die Rolle von libads
libads steuert das direkte Daten-Streaming vom ADQ35 zu NVMe-Laufwerken mithilfe großer, zusammenhängender Blockschreibvorgänge. Dieser Ansatz ermöglicht kontinuierliche Schreibraten von über 25 GB/s in geeigneten RAID-Konfigurationen bei gleichzeitig deterministischer Performance mit minimalem Jitter. Die Bibliothek skaliert von kompakten Systemen bis hin zu RAID-Arrays im Petabyte-Bereich und hält die CPU-Last gering, sodass sich der Host-Prozessor auf die Systemüberwachung oder optionale Echtzeitverarbeitung einschließlich GPU-beschleunigter Workflows konzentrieren kann.
Beispielhafte Speicherkonfigurationen
Enterprise-RAID-Systeme aus fünf Hochleistungs-SSDs – beispielsweise fünf Kioxia-CD8-Laufwerken – können kontinuierliche Schreibgeschwindigkeiten von 25 GB/s oder mehr bei Gesamtkapazitäten von rund 75 TB erreichen. Diese Konfiguration eignet sich ideal für mehrstündige Aufzeichnungen bei voller Digitizer-Geschwindigkeit und bietet eine konstante Langzeitleistung ohne Durchsatzverluste.
Für kostenkritischere Umgebungen bietet eine Konfiguration mit zwei High-End-Consumer-NVMe-Laufwerken wie der Kingston Fury Renegade G5 hohe Burst-Schreibgeschwindigkeiten für Aufzeichnungen im Bereich mehrerer hundert Gigabyte. Auch wenn die Leistung nach Ausschöpfen des SLC-Caches abnimmt, bleibt dieser Ansatz für kürzere Aufzeichnungen oder budgetbeschränkte Anwendungen attraktiv.
Leistungsaspekte
Das Erreichen des maximalen Datendurchsatzes hängt von mehreren Faktoren ab, darunter eine korrekte PCIe-Lane-Zuweisung, die Verwendung großer Blockübertragungsgrößen, die Lebensdauer- und Dauerleistungsmerkmale der ausgewählten SSDs sowie ein angemessenes Thermomanagement, um eine Drosselung der Laufwerke während langer Aufzeichnungszeiträume zu vermeiden.
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