最近，我尝试将数据从外部硬盘驱动器传输到服务器。这期间，各种解决方案相继碰壁。这次多硬盘访问的需求是将几个外置硬盘连接到一个服务器，将数据从外置SSD硬盘发送到服务器，拔掉硬盘，换上另一个。硬盘数量和每天需要访问的数据量都比较大。所以很容易遇到各种瓶颈。早期的实现方式是使用USB-SATA转换器，但随着连接的硬盘越来越多，供电很快就开始出现故障，导致硬盘连接不稳定。SSD虽然功耗比机械硬盘低，但也有5-10W的功耗。所以应急的办法就是买一堆12V的电源，把USB-SATA适配器接上外接电源。这对于很多软件工程师来说是可以接受的，但很多人不知道的是，5.5mm电源接口有两种规格，内部针脚直径分别为2.1mm和2.5mm。用2.5mm的插头接2.1mm的插座，会松动，轻轻一碰就会断电。2.1mm的插头根本无法连接到2.5mm的插座。然后我开始转向机架服务器方案，我需要设计如何将SSD硬盘连接到机架服务器。此机架式服务器的前面板有12个3.5英寸SATA硬盘驱动器插槽。所以最直观的想法是使用其中的4个插槽来连接外部SSD。反正SATA支持热插拔，传输带宽就更快了。但现实很快就阻碍了。当SSD硬盘热插拔到这些槽位时，Linux中没有新设备出现，dmesg中也没有新信息。最后只能基本判断是前面板这些硬盘槽位的RAID卡挡住了热插拔的路。所以SATA是有热插拔能力的，但是必须确认，有可能中途被RAID卡挡住。对于某些台式机，SATA热插拔也可能在BIOS中被禁用。在服务器机箱中寻找其他机会时，发现了一个宽度只有10mm左右的插座，运维确认是SAS硬盘接口。它又给了我希望。问题是SAS接口接SATA硬盘解决方案。靠谱的方法是买一块硬盘背板。多个SATA硬盘连接到背板后，单个SAS连接到主板。当我从另一台服务器上拆下硬盘背板进行测试时，发现背板需要一个巨大的电源插座，这与连接主板的ATX电源的宽插头非常相似。但是服务器上没有提供第二个套接字。这意味着我可以将SAS信号线连接到主板上，但是主板不能给硬盘背板供电。如果你想给这个东西供电，你需要一个非常高的ATX电源，它根本装不进机柜。所以这个方案因为需要外接ATX电源而被放弃了。虽然不是完全不可用，但是优先级已经很低了。然后我把目光转向了PCIE接口。服务器有2个PCIE3.0x8插槽。基于这个插槽有两个选项。一种是买一块PCIE-SATA转接卡，一个PCIE插槽最多可以扩展24个SATA接口。之前考虑过这个方案，接上riser卡，发现riser卡是半高的，可以塞进主板。但诀窍在于转接卡上部的16个SATA接口被机箱顶部挡住了。只有4个SATA接口没有被转接卡挡住。所以PCIE-SATA解决方案死了。使用PCIE延长线将PCIE-SATA转接卡水平放置，或者引入机箱外也是一种方式。但是同样也解决不了硬盘供电的问题，还要一个ATX供电也是让人抓狂。另一个基于PCIE的解决方案是PCIE-USB3.0。如果能抽出8个USB3.0接口就好了。我在选型的时候发现PCIE-USB转接卡需要接一个SATA电源，方便外接USB供电。并且服务器中没有冗余的电源接口，连一个冗余的SATA电源都没有。而且，外接硬盘的供电也是同样的问题。继续搜索，主板上有两个SATA口，标明是DOM盘，不过也受限于主板上没有提供额外的电源。直到我看到SATA端口旁边为DOM垫供电的垫子，注意垫子，而不是连接器。电烙铁的使用我已经很熟悉了，但是直接在主板上焊接电线就有点夸张了。所以最终还是打算买个5盘位的USB硬盘盒，外接小电源，只占插座的空间，不占柜子的空间。必须先牺牲这个计划，才能开始测试。我希望这会顺利。模拟视频捕捉的疯狂能量与我多年前开发DVR时所经历的痛苦多么相似，它勾起我痛苦的回忆。2013年公司需要一台硬盘录像机和一台硬盘录像机，负责对外录制多路模拟视频信号，打包后上传完整的mp4到服务器。希望一台机器可以录制4路视频，分辨率压缩到352x288，1fps，而且每路视频还必须有音频。我最直观的想法是买一个树莓派和一个USB视频采集卡。通过USB-HUB连接4张采集卡，在树莓派中使用ffmpeg自定义采集参数和视频压缩包。最后上传就更容易了。风风雨雨是从USB采集卡开始的。我在市面上买了20多种采集卡。大多数采集卡都是Windows专用的，Linux下根本就没有驱动。于是，买来的采集卡，大部分都成了废品，堆在一旁。其中只有一个有Linux驱动程序。我努力编译内核并将驱动程序放入其中。还需要研究v4l2驱动，自定义采集参数，减少缓存帧数等等。当我看到捕获的第一帧时，两个月已经过去了。下一步是收集4路？想太多。当我尝试将2路采集卡连接到没有USB-HUB的树莓派时，树莓派没有任何声音就熄灭了。遇到电源问题。系统升级为5V4A电源。开机后继续做采集测试，第二张采集卡无法开机。而且第一张采集卡的工作很不稳定。在朋友的帮助下，我发现第一代树莓派的多个USB接口的底层都有一个USB-HUB，而这个HUB芯片有问题，导致USB批量通信不稳定.树莓派上位机解决方案，典当。赶紧寻找其他的嵌入式Linux方案，目光转向了Cubieboard1。一路刷系统，编译驱动，看到第一帧。接上第二张采集卡，还是一直报错，拒绝打开。最后确认是USB带宽问题。USB2.0带宽为480Mbps，一张采集卡需要占用一半以上的带宽，所以USB控制器不允许同时开启两个视频采集设备。多路采集卡解决方案，典当。下一步怎么办，心想自己的电子设计水平可以达到入门级，于是就去找了模拟开关。我打算用Cubieboard1的GPIO来控制CD4052/74HC4052，这样可以将4路输入视频分时复用到1张采集卡上。无论如何，我只需要每个视频通道1fps。根据切换时间最不可靠的情况，2帧取1可靠帧即可。视频切换电路设计完成后，将板子焊接好，接上测试。现实又是一堵墙。视频采集卡的输入视频在输入信号切换时不会重新同步行、场、帧。新图搞砸了。如果想看到新的画面，只能先关闭视频采集再打开，这样会触发新的视频采集同步动作。然后我发现基于v4l2关闭和打开需要0.6-0.7秒。这样一来第二个通道的画面无论如何也一秒都采集不完。接下来，我什至考虑买一个高速ADC，用自己的软件解码模拟视频。或者用FPGA完成采集信号识别行、场、帧，并将缓存的帧发送给上位机。基于STM32的DCMI采集视频，通过USB-HS发送给上位机。但是这些都没有继续下去，所以我辞职了……也许最好的解决方案是针对硬件的，总会有很多不可预知的障碍，很多甚至是无法逾越的，解决方案只能废掉。所以靠谱的想法是，一开始你不能对任何计划抱有太高的期望。相反，首先列出尽可能多的选项。在测试期间，如果资金允许，每个计划都并行购买了备件。由于某些限制，取消三五个计划是正常的，一个人不能对一个计划过于执着。很多障碍是实验前无法预知的，比如上层SATA口被外壳挡住，树莓派自带的USB-HUB芯片有问题等等。最后，祝大家项目顺利。
