引 言

    我國遙測記錄設(shè)備經(jīng)歷了倍密度磁帶機(jī)和旋轉(zhuǎn)頭磁帶機(jī)兩代產(chǎn)品，目前仍在使用。從記錄原理上說他們皆屬于模擬記錄設(shè)備，在長期使用當(dāng)中，已暴露出諸多缺陷：

    (1)磁帶耗材依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴且記錄容量小、重復(fù)使用率低、數(shù)據(jù)保存時(shí)間短。

    (2)磁頭和機(jī)械運(yùn)帶機(jī)構(gòu)屬精密加工器件，調(diào)校過程相當(dāng)復(fù)雜，長期使用磨損嚴(yán)重，記錄性能顯著惡化，給設(shè)備維護(hù)帶來極大不便。

    隨著計(jì)算機(jī)硬盤制造技術(shù)的飛速發(fā)展和數(shù)字存儲技術(shù)的問世及不斷應(yīng)用，采用大容量高速硬盤記錄模擬遙測信號的數(shù)字化記錄設(shè)備drs(digital record system)[1]已經(jīng)出現(xiàn)，并成為遙測記錄設(shè)備的換代產(chǎn)品，但設(shè)計(jì)上存在不足：

    (1)數(shù)字化程度低：記錄信號中心頻率只有2．1 mhz，不能對左右旋圓極化70 mhz檢前信號直接記錄，要依賴額外的模擬下變頻器作轉(zhuǎn)換處理，不適應(yīng)對全新的數(shù)字綜合基帶遙外測設(shè)備的記錄要求。

    (2)擴(kuò)展性差：由于采用專用的數(shù)據(jù)傳輸通道，帶寬有限(16 b)且固定，故一旦要增加記錄信號的路數(shù)，只能靠增加硬件通道數(shù)來增加帶寬，相應(yīng)地要增加控制驅(qū)動記錄的板卡數(shù)量，并導(dǎo)致輸入輸

    出接口關(guān)系發(fā)生變化。

    (3)單硬盤工作模式可靠性難以保證，一旦硬盤損壞，整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，已記錄數(shù)據(jù)無法恢復(fù)。 (4)未能利用國際通行的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，不利于產(chǎn)品升級換代，從長遠(yuǎn)看難以形成新的業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。

    以上不足說明drs在最初的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在根本性的缺陷，若想徹底克服，必須重新改進(jìn)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，盡量采用當(dāng)前國內(nèi)外在數(shù)字存儲方面先進(jìn)、通行的技術(shù)，因此raid(廉價(jià)冗余磁盤陣列)技術(shù)為我們提供了新的設(shè)計(jì)思路和理念。作者經(jīng)過深入研究論證和大量的前期試驗(yàn)，終于設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了以raid陣列為核心的全數(shù)字遙測記錄系統(tǒng)rdrs。

    2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    2．1整機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    raid標(biāo)準(zhǔn)提供了數(shù)字存儲方面全方位的解決方案，其中raid5采用具有分布式奇偶校驗(yàn)的磁盤物理?xiàng)l帶(stripings)來跨越單個(gè)磁盤平均分配數(shù)據(jù)和冗余校驗(yàn)信息[2]，在保證數(shù)據(jù)安全的前提下，可獲得極高的數(shù)據(jù)吞吐率和磁盤利用率，尤其適合高速連續(xù)大塊數(shù)據(jù)的傳輸。綜合考慮遙測記錄的極高安全性、實(shí)時(shí)性、超大存儲空間和更多的記錄通道，陣列模組選用以5塊容量各為100 gb的sa ta硬盤組成rald5標(biāo)準(zhǔn)，用高性能的areca-1120 sa-ta raid控制卡作驅(qū)動，raid卡采用oem產(chǎn)品，可減少硬件開發(fā)工作量。之所以未選用更高性能的scsi硬盤作模組是由于scsi硬盤數(shù)據(jù)接口過于寬大(50芯)，而sata硬盤是目前市場上漸趨流行的串行ata接口的新一代高性能硬盤，其外部數(shù)據(jù)傳輸率已達(dá)300 mb/s，接近scsi硬盤(320 mb/s)，但其接口電纜只有8芯，布線十分方便靈活，非常適合組成陣列模組，可節(jié)省機(jī)箱空間，便于快速更換。整機(jī)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    他以64位擴(kuò)展的pci總線作為硬件開發(fā)平臺，可提供528 mb/s的高數(shù)據(jù)傳輸帶寬，而cpu仍采用高性能的32位p4(2．4 ghz)處理器，通過主橋?qū)崿F(xiàn)總線緩沖來直接映射到64位總線地址空間。硬件部分獨(dú)立開發(fā)了通用性和擴(kuò)展性非常強(qiáng)的基于pci總線的中頻和視頻采集卡。軟件環(huán)境采用基于rt-linux 3．1實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，在redhat 8．0(內(nèi)核版本 linux 2．4．18)系統(tǒng)平臺下開發(fā)，采用標(biāo)準(zhǔn)c語言編制底層驅(qū)動及用戶應(yīng)用程序。在 kylix開發(fā)環(huán)境下，用c++編寫x-windows下的用戶界面程序。由于系統(tǒng)規(guī)定的錄放速度高達(dá)500 mb/s，pci視頻采集卡對系統(tǒng)中斷響應(yīng)時(shí)間的要求就非常高，為此專門選用了基于linux的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)rt-linux平臺，rt-linux可在linux內(nèi)核源代碼的基礎(chǔ)上通過修改部分系統(tǒng)程序代碼來改善linux的實(shí)時(shí)性，修改后的linux(即rt-linux)能快速響應(yīng)硬件中斷(中斷響應(yīng)時(shí)間小于15 μs)[3]，滿足了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，為高速采集而不丟數(shù)據(jù)提供保證。同時(shí)提供了一套標(biāo)準(zhǔn)接口函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)rt-linux進(jìn)程與普通linux進(jìn)程間的數(shù)據(jù)傳