樹莓派被公認為一個偉大的平臺，因其可用性和多功能性而廣受歡迎。但是，該平臺通常不受歡迎，因為它依賴于SD卡技術進行系統數據存儲。也就是說，我們需要記住，SD卡易于訪問，易于閃存，并且易于更換。SD卡有很多優點，不容忽視。

這只是確保所選SD卡與應用程序的嚴重性正確對齊的問題。對于業余愛好者，小學生和大學生的簡單Raspberry Pi項目，額外的費用是不合理的，選擇價格較低的SD卡是可以理解的。雖然這些對于開始使用 Pi 來說很好，但如果最終應用程序的可靠性是業務關鍵型的，那么您就不能便宜。

優質的工業級單級電池（SLC）SD卡是一項明智的投資，純粹是因為這將為您提供高性能和長期可靠性。由于它們每個單元僅寫入一位數據，而不是多級單元（MLC）或三級單元（TLC）SD卡，因此它們的讀/寫耐久性要好一個數量級。

工業級SD卡可以承受高溫和重振動力，性能與任何其他系統存儲替代方案（標準SD卡可能會發生故障）一樣好。還有幾個癥結需要解決。首先是電源不穩定，這可能導致文件系統或數據損壞 - 因此必須采取措施來解決這個問題。其次，任何存儲介質最終都注定要失敗。

解決存儲故障情況

通過引入面向工業的樹莓派計算模塊系列，為樹莓派平臺開辟了新的機遇。它現在以更易于嵌入工業應用的外形尺寸提供。標準版本用嵌入式eMMC閃存設備替換SD卡，而“精簡版”版本沒有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喜歡的外部存儲介質。

除了主 SD 接口（用于系統啟動）外，樹莓派計算模塊規范還包含額外的數據存儲。因此，不適當利用這一點似乎是浪費的。這正是斯費拉實驗室所做的！

這里采用的創新方法是將高速開關矩陣連接到兩條50Hz接口線，以便它們可以由板載微控制器進行管理。這為內存存儲資源帶來了智能，使其配置能夠以多種有價值的方式進行調整。因此，可以獲得主要的操作優勢 - 從而提高系統可靠性。

雙 SD 卡架構的優勢

雙SD卡架構將使操作系統（OS）與數據存儲分離。主SD卡的文件系統可以配置為只讀，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離連續的寫入活動，否則會縮短其使用壽命。

然后，所有繁重的寫入工作都將在輔助SD卡上進行。如果輔助SD卡發生故障，系統將繼續工作，并且根據其設置方式，可以觸發警報以修復故障數據存儲元素。

這非常有用，可以延長系統的使用壽命，但它不會為您提供許多工業系統真正需要的完整持續可靠性，因為所經歷的任何停機時間都可能產生巨大的影響。

為了確保這一點，需要存儲系統冗余。通過在兩個SD卡上存儲完整文件系統的副本，如果已經運行的卡開始出現故障，Sfera Labs的交換機矩陣可以從一個卡切換到另一個卡。切換后，可以通過輔助總線訪問發生故障的SD卡，并嘗試自動修復它，這在處理遠程無人設備時顯然是有利的。

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，則可以發出警報，告知應更換該卡。在此期間，另一張SD卡將繼續運行文件系統，設備操作將繼續。

最終，經過多年的連續正常運行時間，以及少量的運行時更新和補丁，難以到達的位置的硬件將達到需要全面系統升級的地步。當然，這不能在系統運行時執行。這就是擁有雙SD卡架構可以再次真正展示其價值的地方。

在系統繼續正常運行的同時，可以進行全面升級，只需下載最新的系統映像并將其刷新到輔助SD卡即可。加載后，從新刷出的SD卡快速重新啟動將快速使系統恢復并再次運行。

采用雙 SD 方法的硬件

針對工業控制基礎設施和工業服務器，Sfera Labs的新型Strato Pi CM Duo和Iono Pi Max都配備了樹莓派計算模塊。值得注意的是，由于每個器件都包含高速開關矩陣，它們是目前市場上唯一具有內置雙SD卡功能的基于Raspberry Pi的設備。通過來自樹莓派的簡單命令，可以在兩個microSD卡之間切換 - 為它們提供操作系統冗余和運行時更新的范圍。

這兩種設備都有一個嵌入式微控制器，用于監控其Raspberry Pi計算模塊的活動，以及一個監視GPIO之一的看門狗功能，以檢測操作中的任何中斷（類似于系統的數字心跳）。如果有什么東西卡住，可以執行強制重置。

如果主SD卡發生故障，微控制器將注意到并強制關閉Pi，切換到另一個SD卡，然后重新啟動。樹莓派計算模塊可以告訴微控制器在將來上電時應該從哪個SD卡啟動系統。

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用程序的需求。例如，通過設置關機和看門狗計時，可以設置在切換到另一個SD卡之前從其中一個SD卡啟動的嘗試次數。

除了具有剛才介紹的功能優勢外，平流層晶片CM Duo和Iono Pi還通過其他屬性與競爭產品進一步區分開來。其中包括帶有可更換備用電池的 實時時鐘（RTC），具有獨立電源控制和故障檢測功能的USB端口，以及來自微芯片的專用ATECC608安全元件IC。該器件還具有穩定/受保護的電源級，以實現持續的電源輸入穩定性。

審核編輯：郭婷