ADQ35とlibadsによる超高速データキャプチャ向けディスクストリーミングを発表
Teledyne SP Devicesは、高速ADQ3データ収集ボードファミリと独自のlibads NVMeストリーミングライブラリを組み合わせることで、高速データ取得における大きな進展を発表しました。これにより、毎秒数十GB規模の持続的なディスク書き込み性能が実現され、広帯域信号収集、レーダー解析、衛星監視、科学計測などの用途において長時間のデータ取得および記録が可能になります。
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最新のデータ収集システムは、毎秒数十ギガバイトに達する高精度データを継続的に生成します。従来のファイルシステムベースのストレージ手法では、レイテンシの発生やスループットの制限が避けられず、デジタイザの最大速度での連続記録を維持することができません。これらの制約を解消するために、Teledyne SP Devicesは高性能なNVMeストリーミングライブラリ「libads」を開発しました。このライブラリはSSDアレイに対してブロックレベルで直接書き込みを行います。オペレーティングシステムを完全にバイパスすることでボトルネックを排除し、ADQ35デジタイザと組み合わせることで中断のない高速データキャプチャに必要な持続性能を実現します。
ディスクストリーミングのアーキテクチャ
高性能なディスクストリーミングは、デジタイザからストレージへの効率的かつ決定論的なデータ転送に依存します。このアーキテクチャの中核を担うのがADQ35であり、シングルチャネルモードでは最大10 GSPS、デュアルチャネルモードでは5 GSPSで動作し、最大20 GB/sの生データを生成します。PCIe Gen3インターフェースにより、デバイスあたり最大14 GB/sのホスト転送帯域幅をサポートし、超高速データキャプチャの基盤を形成します。
適切なホストPCには、デジタイザ、GPU、NVMeキャリアボードをボトルネックなく収容するために、十分なPCIe Gen4またはGen5 x16スロットが必要です。複数のNVMeドライブを並列接続するために、PCIeバイファケーションやPCIeスイッチが利用されることが一般的です。RAIDアレイは、長時間にわたる安定した書き込み性能を実現するKioxia CD8のようなエンタープライズ向けNVMe SSD、またはSLCキャッシュ制限を許容できるコスト効率の高いバースト記録向けにハイエンドコンシューマ向けSSDを用いて構築できます。libadsはディスクの生セクタに直接書き込むことでオーバーヘッドを最小化し、スループットを最大化します。
libadsの役割
libadsは、大容量かつ連続したブロック書き込みを用いて、ADQ35からNVMeドライブへの直接データストリーミングを管理します。この手法により、適切なRAID構成では25 GB/sを超える持続的な書き込み速度を実現し、ジッタを最小限に抑えた決定論的な性能を維持します。本ライブラリは、コンパクトなシステムからペタバイト級のRAIDアレイまでスケーラブルに対応し、CPU負荷を低く抑えることで、ホストプロセッサが監視処理やGPUを活用したリアルタイム処理に専念できるようにします。
ストレージ構成例
5台の高性能SSD（例：Kioxia CD8）で構成されたエンタープライズ向けRAIDシステムは、約75 TBの総容量と25 GB/s以上の持続書き込み速度を実現可能です。この構成は、デジタイザのフルスピードで数時間にわたる記録を行う用途に最適であり、長時間にわたってスループットの低下なく安定した性能を提供します。
コスト重視の環境では、Kingston Fury Renegade G5のようなハイエンドコンシューマ向けNVMeドライブ2台を用いた構成により、数百GB規模の記録に適した高速バースト書き込みが可能です。SLCキャッシュが枯渇すると性能は低下しますが、短時間のキャプチャや予算制約のある用途においては有効な選択肢となります。
性能に関する考慮事項
最大スループットを達成するためには、PCIeレーンの適切な割り当て、大容量ブロック転送サイズの使用、選定したSSDの耐久性および持続性能特性、さらに長時間記録時のドライブのサーマルスロットリングを防ぐための十分な熱管理が重要です。
詳細については当社ウェブサイトをご覧ください: www.spdevices.com?utm_source=mepax
