자율 주행 도로 테스트는 방대한 양의 센서 데이터를 생성합니다. 기존의 스토리지 솔루션은 하드 드라이브 교체를 위해 차량을 정지시켜야 하므로 테스트 효율성이 심각하게 저하됩니다. 이 백서에서는 전용 설계를 통해 차량 정지 없이 하드 드라이브를 핫스왑할 수 있어 지능형 주행 데이터 저장을 위한 효율적이고 안정적인 인프라를 제공하는 PCIe 스위치 기술 기반의 U.2 확장 카드 솔루션에 대해 자세히 설명합니다.

I. 자율주행 도로 테스트 스토리지가 직면한 과제

L3/L4 레벨 자율주행 기술이 빠르게 발전함에 따라 도로 테스트 차량은 매일 방대한 데이터를 수집하고 처리해야 합니다. 특정 회사의 테스트 차량을 예로 들면, 15대의 도로 테스트 차량이 동시에 운행하며 각 차량에는 여러 대의 LiDAR, 고화질 카메라, 밀리미터파 레이더가 장착되어 있어 하루에 수십 테라바이트의 데이터를 생성합니다.

하지만 기존 데이터 스토리지 솔루션에는 세 가지 주요 문제점이 있습니다:

· 저장 용량 부족: 단일 SSD의 용량은 제한되어 있으며 고해상도 센서에 의한 지속적인 수집은 저장 공간을 빠르게 소진시킵니다.

· 하드 드라이브 교체로 인한 테스트 중단: 기존 솔루션은 저장 매체 교체를 위해 차량을 정지하고 종료해야 하므로 지속적인 테스트 프로세스가 중단됩니다.

· 제한된 데이터 전송 대역폭: 온보드 네트워크는 대용량 데이터의 실시간 백홀 요구 사항을 충족할 수 없습니다.

II. PCIe 스위치 하드 드라이브 확장 카드의 기술 아키텍처

위의 문제점을 해결하기 위해 업계 최고의 스토리지 솔루션은 다음과 같은 혁신적인 조합을 채택합니다. PCIe 스위치 하드 드라이브 확장 카드 + U.2 하드 드라이브 확장 인클로저 + MCIO 고속 인터페이스 를 사용하여 로드 테스트 중에 SSD 핫스왑을 구현했습니다.

2.1 PCIe 스위치 확장 카드의 핵심 기술

PCIe 스위치 확장 카드는 전체 스토리지 시스템의 핵심 허브입니다. PCIe x16 슬롯을 통해 온보드 산업용 컴퓨터에 연결되는 이 카드는 단일 PCIe 포트를 여러 개의 독립 채널로 확장할 수 있는 고성능 PCIe 스위치 칩이 내장되어 있습니다.

주요 기술 사양:

· 인터페이스 구성: 확장 카드당 4개의 MCIO 출력 포트가 있는 MCIO 8i(SFF-TA-1016) 인터페이스를 채택합니다.

· 대역폭 성능: 이론상 최대 128Gbps의 단일 포트 대역폭과 PCIe 4.0/3.0과의 역호환성을 갖춘 PCIe Gen5 x4 채널을 지원합니다.

· 확장 기능: 하나의 카드로 최대 8개의 U.2 NVMe SSD를 연결하여 대용량 스토리지 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

온보드 스토리지 애플리케이션에서 U.2 및 M.2 확장 카드는 각각 고유한 장점이 있습니다. U.2 확장 카드는 표준 2.5인치 폼 팩터를 채택하고 핫스왑 가능한 디자인을 지원하며 단일 드라이브 용량이 16TB 이상이고 대용량의 고신뢰성 엔터프라이즈급 애플리케이션에 적합합니다. U.2 인터페이스는 SAS/PCIe 프로토콜과 호환되며 높은 범용성을 제공합니다.

III. 하드 드라이브 핫스왑 기술 실현

SSD 핫스왑은 이 솔루션의 핵심 혁신입니다. 하드웨어 수준의 핫스왑 지원으로 엔지니어는 차량을 정지하거나 종료하지 않고도 차량 운행 중에도 안전하게 저장 매체를 교체할 수 있습니다.

3.1 핫스왑의 작동 원리

하드 드라이브 핫스왑 기술은 세 가지 수준의 지원에 의존합니다:

· 하드웨어 수준: PCIe 스위치 칩은 동적 포트 활성화/비활성화를 지원하며, U.2 하드 드라이브 백플레인은 전원 타이밍 제어 기능을 제공하여 플러그를 꽂고 뽑을 때 전류 영향을 제어할 수 있도록 합니다.

· 펌웨어 수준: 하드 드라이브 서랍에는 드라이브 베이 상태의 변화를 모니터링하고 장치 삽입/제거 이벤트를 시스템에 전송하는 핫스왑 컨트롤러가 내장되어 있습니다.

· 소프트웨어 수준: 운영 체제는 NVMe 장치 핫스왑을 지원하며, 파일 시스템은 스토리지 볼륨을 안전하게 마운트 해제하고 다시 마운트할 수 있습니다.

3.2 핫스왑 작업 프로세스

15대의 차량으로 구성된 로드 테스트 차량을 예로 들어 SSD 핫스왑 작업 프로세스는 다음과 같습니다:

1단계: 모니터링 및 조기 경보 - 시스템은 각 SSD의 남은 용량을 실시간으로 모니터링하고 저장 공간이 임계값 아래로 떨어지면 자동으로 조기 경고를 발령합니다.

2단계: 안전한 마운트 해제 - 엔지니어가 소프트웨어 인터페이스를 통해 안전하게 마운트 해제 작업을 수행하면 시스템이 데이터 플러싱과 파일 시스템 마운트 해제를 완료합니다.

3단계: 물리적 교체 - 차량이 저속 주행 중이거나 잠시 정차할 때 전체 드라이브를 빠르게 빼내고 새 드라이브를 삽입하는 EZ-Slide 서랍 디자인으로 전체 과정이 몇 초밖에 걸리지 않습니다.

4단계: 자동 인식 - 새 드라이브 삽입을 감지하면 시스템이 자동으로 장치 초기화 및 파일 시스템 마운팅을 완료하고 데이터 쓰기가 즉시 재개됩니다.

IV. 지능형 주행 데이터 폐쇄 루프 적용

PCIe 스위치 하드 드라이브 확장 카드와 SSD 핫스왑 기술을 기반으로 완벽한 지능형 주행 데이터 폐쇄 루프 시스템이 구축됩니다:온보드 데이터 수집: 15대의 도로 테스트 차량이 동시에 작동하며, 각 차량에는 1개의 PCIe 스위치 확장 카드와 1개의 8베이 U.2 하드 드라이브 확장 인클로저가 장착되어 있습니다. LiDAR, 카메라, 밀리미터파 레이더의 데이터는 PCIe 5.0 고속 채널을 통해 실시간으로 U.2 NVMe SSD에 기록됩니다.중단 없이 하드 드라이브 교체: 하드 드라이브가 가득 차면 차량 테스트를 중단하지 않고 핫스왑 기능을 통해 드라이브를 직접 교체할 수 있습니다. 기존 솔루션에 비해 도로 주행 테스트 효율성이 30% 이상 향상됩니다.클라우드 데이터 분석: 교체된 하드 드라이브는 로컬 서버(24개의 U.2 베이)에 삽입되고 10G 네트워크를 통해 클라우드에 업로드되어 데이터 정리, 장면 주석 및 모델 학습을 위한 프라이빗 알고리즘이 실행됩니다.

V. 솔루션 이점 요약

· 고성능 전송: PCIe 스위치 확장 카드는 멀티 채널 센서의 동시 쓰기 요구 사항을 충족하기 위해 64GB의 총 대역폭을 제공합니다.

· 유연한 확장: U.2 확장 카드는 최대 128TB의 단일 시스템 스토리지 용량을 갖춘 대용량 엔터프라이즈급 SSD를 지원합니다.

· 핫스왑 지원: 하드 드라이브 핫스왑 설계로 차량 정지 없이 드라이브를 교체할 수 있어 테스트 연속성을 보장합니다.

· 산업 등급 신뢰성: 올메탈 구조와 진동 방지 설계로 열악한 기내 환경에 적응합니다.

· 간편한 유지 관리: EZ 슬라이드 서랍 디자인으로 한 사람이 하드 드라이브 교체 작업을 완료할 수 있습니다.

VI. 결론

자율주행 산업의 경쟁이 데이터에 의해 주도되는 후반부로 접어들었습니다. PCIe 스위치 하드 드라이브 확장 카드는 U.2 확장 카드 및 SSD 핫스왑 기술과 결합하여 지능형 주행 데이터 저장을 위한 효율적이고 안정적이며 확장 가능한 솔루션을 제공합니다. PCIe 5.0 기술의 대중화와 NVMe SSD의 지속적인 비용 하락으로 이 솔루션은 더 많은 자율주행 프로젝트에 널리 적용되어 기업이 강력한 데이터 폐쇄 루프 기능을 구축하는 데 도움이 될 것입니다.