【高速传输】数据量激增，处理吃紧？高速光纤通信板实现的大数据高速处理方案

Avaldata的GiGA系列是一种基于光通信的高速串行通信板，能够实现高达80Gbps的数据传输率。所有可以写入内存的数据（如图像、文件、数字、信息等）均可传输。

图1 光通信板。

GiGA系列与图像采集卡（自行采集和输出图像的产品）和分发图像的Splitter不同，它不仅能传输图像，还可以传输所有数据。它用途广泛，可与来自不同制造商的硬件一起使用。

图2 APX-7402

图3 MPO光缆

图2是GiGA CONNECTION的APX-7402，图3是光缆，表1是一般以太网和我们的GiGA CHANNEL的性能比较。

表1：GiGA CHANNEL与千兆以太网的比较

使用GiGA CHANNEL时，不需要Protocol Stack的原因是使用了Avaldata专有的硬件协议，数据可靠性（CRC校验、处理过程中的错误校验等）都是自己校验的。

GiGA系列根据数据传输方式，有两种产品——GiGA CHANNEL和GiGA CONNECTION。

图4 GiGA CHANNEL Ring连接配置。

图5：GiGA CONNECTION连接配置。

GiGA CONNECTION使用MPO连接器光缆进行点对点数据传输，由于MPO电缆包括Rx和Tx，因此只连接一根线也能正常工作。

此外，每个GiGA板的内存可以单独使用。例如APX-7402的内存大小是4GByte, 使用两个节点时，可以使用8GByte的内存；使用4个节点时，可以使用16GByte的内存。数据同步是通过Mailbox完成的，在FIFO模式下使用时，可以省去单独的同步过程。

另一种方法是GiGA CHANNEL安装在每个节点，板卡的共享存储器通过LC连接器Ring连接方式进行通信。由于环形配置的特性，板卡的Tx和Rx都必须连接。

此外，使用每个GiGA板卡同时传输的方式，从软件的角度来看，相当于把每个节点的缓存当作一个内存。比如APX-781的内存是512MByte，不管使用两个节点或10个节点，可使用的最大缓存为512MByte。数据的同步通过Doorbell和使用共享寄存器实现。

表2 GiGA CHANNEL与CONNECTION对比

首先，根据带宽、共享内存、可连接节点的数量，用户可以参考表3选择合适的型号。

表3 基于PCIe的带宽和共享内存信息

图6 GiGA系列的写入速度。

图7 GiGA系列的读取速度。

作为参考，表4给出了每个产品对内存的500MB数据的写入和读取时间。

表4 每个产品的数据写入时间和读取时间

图8 一台相机和一个采集卡的硬件配置图。

图9 使用1台PC时的节拍时间。

在使用1台PC连接一台相机和一个采集卡的一般环境中，获取影像的顺序为第1个图像采集→第1个图像处理→第2个图像采集→第2个图像处理，由此连续获取影像。

假如有如图8所示的设置，将设备转换为高分辨率、高速相机，则可能会因数据增加导致数据处理时间延迟，从而降低生产量。

图10 分散式处理示例。

 图11 使用3台PC时的节拍时间。

图10显示了一台相机对三台PC的分散式处理。

如图11所示，相机正在获取数据，通过在PC1、PC2和PC3依次处理从相机输入的图像数据，以此来缩短整体生产节拍时间。

图12 节拍时间比较。

如图12显示，使用3台PC时的处理速度，比使用1台PC时快约2.5倍。

可见，分散式处理的在高速传输高分辨率数据的情况下，优势明显。用户可根据自身应用目的，进行分散式处理或集中处理。

在分散式处理的情况下，如图13所示，将一台相机拍摄的图像数据传输到三个节点。

图13 分散式处理示例

在集中处理的情况下，如图14所示，三台相机的影像数据被传输到一个节点，作为一个集中过程进行处理。

图14 集中处理示例