Raspberry Pi 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。然而，由于該平臺依賴于 SD 卡技術進行系統數據存儲，因此該平臺經常不受歡迎。也就是說，我們需要記住，SD 卡易于訪問、易于閃存且易于更換。SD卡有很多不容忽視的優點。

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，額外費用是不合理的，選擇低價 SD 卡的趨勢是可以理解的。盡管這些對于您的 Pi 入門來說是很好的，但如果您的最終應用程序的可靠性對業務至關重要，那么您就不能便宜。

優質的工業級單層單元 （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。因為它們每個單元只寫入一位數據，與多級單元 （MLC） 或三級單元 （TLC） SD 卡相比，它們的讀/寫耐久性要好一個數量級。

工業級 SD 卡可以承受高溫和強烈的振動力，性能與任何其他系統存儲替代品一樣好（標準 SD 卡可能會出現故障）。仍有幾個癥結需要解決。第一個是不穩定的電源，這可能導致文件系統或數據損壞 - 因此必須采取措施解決這個問題。其次，任何存儲介質最終都注定會失敗。

解決存儲故障情況

通過推出面向工業的樹莓派計算模塊系列，為樹莓派平臺打開了新的機遇。它現在以更容易嵌入工業應用的形式提供。標準版用嵌入式 eMMC 閃存設備替換 SD 卡，而“Lite”版沒有 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首選的外部存儲介質。

除了主要的 SD 接口（用于系統啟動）外，Raspberry Pi 計算模塊規范還包含額外數據存儲的規定。因此，不正確使用它似乎是一種浪費。這正是 Sfera Labs 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管理。這為內存存儲資源帶來了智能，允許以多種有價值的方式調整其配置。因此，可以獲得主要的運營效益——從而提高系統可靠性。

雙 SD 卡架構的優勢

雙 SD 卡架構將實現操作系統 （OS） 與數據存儲的分離。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會縮短其使用壽命的連續寫入活動。

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 卡出現故障，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有故障的數據存儲元件。

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的持續可靠性，因為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。通過在兩張 SD 卡上存儲完整文件系統的副本，Sfera Labs 的開關矩陣可以從一張卡交換到另一張卡，如果已經運行的那張開始出現故障。切換后，故障 SD 卡可以通過輔助總線訪問并嘗試自動修復它，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，要求更換它。同時，另一張SD卡繼續運行文件系統，設備繼續運行。

最終，經過多年的持續正常運行，通過少量的運行時更新和補丁，難以到達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。這就是雙 SD 卡架構可以再次真正展示其價值的地方。

可以在系統繼續正常運行的同時進行全面升級，只需下載最新的系統映像并將其刷入備用 SD 卡即可。加載后，從新刷入的 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

Sfera Labs 的新型Strato Pi CM Duo和Iono Pi Max均針對工業控制基礎設施和工業服務器的使用，均配備了 Raspberry Pi 計算模塊。需要注意的是，由于每個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 Raspberry Pi 的簡單命令，可以在兩張 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。

這兩款設備都有一個嵌入式微控制器，用于監督其 Raspberry Pi 計算模塊的活動和一個看門狗功能，用于監控其中一個 GPIO 以檢測操作中的任何中斷（就像系統的數字心跳一樣）。如果有東西卡住了，可以執行強制重置。

如果主 SD 卡出現故障，微控制器會注意到并強制關閉 Pi，切換到另一張 SD 卡，然后重新啟動。Raspberry Pi 計算模塊可以告訴微控制器在未來加電時應該從哪個 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時間，可以設置在切換到另一張 SD 卡之前嘗試從其中一張啟動的次數。

Strato Pi CM Duo 和 Iono Pi 除了具備剛才說明的功能優勢外，還通過其他屬性進一步區別于競品。這些包括一個 實時時鐘 （RTC）帶可更換備用電池、具有獨立電源控制和故障檢測功能的 USB 端口，以及 Microchip 的專用 ATECC608 安全元件 IC。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