Wie man Herausforderungen bei der Datenintegrität für reibungslose Einzelhandelsabläufe löst

Wenn es einen Ort gibt, der eine Gemeinschaft mehr als jeder andere vereint, dann ist es der Lebensmittelladen. Jeder, der in den letzten ungefähr 20 Jahren einen betreten hat, hat zweifellos die Umstellung auf Selbstbedienungskioske bemerkt. Dafür gibt es auch gute Gründe – Effizienz, Kosteneinsparungen, Bestellgenauigkeit usw. Da Geschäfte immer mehr Systeme wie dieses implementieren, um andere Einkaufsfunktionen abzuwickeln, wird der wachsende Bedarf an robusten Backend-Fähigkeiten, wie Datenlagerung und -verwaltung, offensichtlich. Dieser Artikel untersucht, wie die FerriSSD®-eingebettete Speichertechnologie von SiliconMotion dazu beiträgt, das Einkaufserlebnis zu revolutionieren, indem sie hohe Datenintegrität und -sicherheit ermöglicht.

Sinkende Gewinne, steigende Kosten und Schwierigkeiten bei der Personalbeschaffung veranlassen Einzelhändler dazu, ihre Betriebsabläufe effizienter zu gestalten. Einige Einzelhändler haben versucht, diese Herausforderungen zu bewältigen, indem sie die Anzahl der Arbeiter auf der Verkaufsfläche reduzieren. Sie haben technologische Lösungen implementiert, die Funktionen automatisieren, für die derzeit Mitarbeiter verantwortlich sind. Zum Beispiel haben einige Fast-Food-Restaurants automatisierte Bestellmaschinen eingesetzt, um Tresenmitarbeiter zu ersetzen, und die meisten Supermärkte haben sich für Selbstbedienungskassen entschieden, um die Anzahl der benötigten Kassenoperators zu reduzieren. Diese Initiativen haben sich als so erfolgreich erwiesen, dass sie nun erwägen, dieses Konzept weiterzuführen und Technologie zu nutzen, um die Verkaufsfläche vollständig zu betreiben und Mitarbeiter für produktivere Rollen freizustellen.

Einer der jüngsten Versuche, ein geschäft ohne Mitarbeiter zu implementieren, wurde vom Supermarktriesen Tesco als Test in der Londoner Innenstadt unternommen. Der Test verwendet eine Kombination aus Kameras und Gewichtssensoren, um die ausgewählten Produkte zu bestimmen und anschließend die Kunden automatisch über eine App auf dem Mobiltelefon des Nutzers zu belasten, nachdem sie das Geschäft verlassen haben. Die Kameras und Sensoren im gesamten Geschäft sammeln eine Vielzahl von Daten über den Kunden und die Lagerbestände. Diese Daten müssen verarbeitet und sicher gespeichert werden, sodass sie im Falle einer Streitbeilegung sofort zugänglich sind.

Traditionell haben Einzelhandelssysteme weitgehend dieselbe Hardware wie IT-Installationen verwendet, einschließlich derselben rotierenden Festplattenlaufwerke zur Datenspeicherung. Heutzutage benötigen moderne Systeme jedoch mehr als eine Einheitslösung. Es gibt einen Trend, Daten eher am Rand als zentral zu verarbeiten, was bedeutet, dass Speicherlösungen zwischen mehreren Geräten mit unterschiedlichen Anforderungen verteilt werden müssen und nicht zentral auf Server-Racks und Desktop-Computern.

Die erforderlichen Speicherarten sind ebenfalls vielfältig, von langfristigem, unternehmensweiten Speicher in der Cloud bis hin zu Hochleistungsspeicher für Videoanwendungen und kompaktem, stromsparendem Speicher für Handheld-Geräte. Die Leistung von Speichersystemen wird in Einzelhandelsumgebungen zunehmend kritisch, da datenintensive Anwendungen wie hochauflösende Videostreams von mehreren Kameras eingesetzt werden und ein schnellerer Zugriff und höhere Bandbreite Priorität haben.

Künstliche Intelligenz (AI)-Lösungen werden ebenfalls zunehmend eingesetzt, um Produkte in reibungslosen Einzelhandelsanwendungen zu identifizieren. Während der Datendurchsatz auf rotierenden Laufwerken im Laufe der Jahre verbessert wurde, wird die Implementierung schnellerer Verarbeitung und AI selbst diese verbesserte Leistung zu einem Engpass in einem modernen Echtzeitsystem machen. Änderungen erfolgen im gesamten Netzwerk, bis hin zu Rechenzentren und Cloud-Servern, die große rechenintensive Anwendungen hosten und enorme Datenmengen zur Abfrage und Analyse speichern.

Andererseits müssen Netzwerke, während sie sich anpassen, um große Datenmengen schnell und effizient zu verarbeiten, zusätzliche kritische Anforderungen wie Zuverlässigkeit, Robustheit und Sicherheit erfüllen.

NAND-Flash-Geräte bieten eine wesentlich überzeugendere Alternative zu Festplatten für die Speicherung in Einzelhandelssystemen. Sie bieten eine höhere Leistung in allen wichtigen Bereichen, mit schnelleren Lese- und Schreibgeschwindigkeiten sowie höherer Bandbreite bei deutlich geringerer Latenz für eine sofortige Reaktion. Sie sind Solid-State-Geräte ohne bewegliche Teile, was bedeutet, dass sie viel robuster und zuverlässiger sind als Festplattenspeicher. In der Vergangenheit waren die Kosten für NAND-Flash-Speicher im Vergleich zu rotierenden Geräten relativ hoch. Dennoch hat sich die Technologie verbessert und der Preis wurde so weit gesenkt, dass die zusätzlichen Vorteile von NAND jegliche Zusatzkosten bei weitem überwiegen. NAND-Geräte sind jetzt in hohen Kapazitäten erhältlich, mit Formfaktoren, die klein genug sind, um in fast jedes Design zu passen, sogar in Handhelds.

Sie sind geräuschlos und tolerieren Temperaturschwankungen viel besser als ihre rotierenden Gegenstücke. Schließlich bieten sie auch erheblich mehr Flexibilität als Festplatten, die nur für allgemeine Anwendungen in verschiedenen Formfaktoren erhältlich sind. NAND-Speicherlösungen sind in einer Vielzahl von Formfaktoren und Formaten erhältlich. Noch besser ist, dass einige NAND-Speicher-Spezifikationen an verschiedene Anwendungen anpassbar sind, was bedeutet, dass die zusätzliche Flexibilität mit weniger Kompromissen in der Entwurfsphase einhergeht.

Es gibt keine einzige Lösung für Speicherlösungen im Einzelhandel. Ein POS-Terminal hat andere Anforderungen als ein tragbarer Barcodescanner und andere Anforderungen als digitale Beschilderung. Allerdings gibt es einige Merkmale, die für alle diese Anwendungen gemeinsam sind, wie Verfügbarkeit, Datenintegrität, Sicherheit und Robustheit. Im Gegensatz zu Festplatten bietet NAND-Speicher die Flexibilität, sicherzustellen, dass er angepasst werden kann, um das optimale Gleichgewicht zwischen Kosten, Leistung, Robustheit und Energieverbrauch für jede Anwendung zu erreichen.

Sicherheit ist fast mit Sicherheit eine wesentliche Anforderung für die Speicherung im Einzelhandel. In einer Branche, in der Kunden regelmäßig ihre Kredit- und Debitkarteninformationen preisgeben, oft über drahtlose Kommunikation, ist es für jeden Teil des Systems, einschließlich der Speicherung, entscheidend, die bestmögliche Sicherheit zu gewährleisten. Glücklicherweise ist NAND-Speicher ideal für sichere Anwendungen. Zum Beispiel bietet die FerriSSD-Serie von Silicon Motion einen authentifizierten Firmware-Schutz, was bedeutet, dass ein sicheres digitales Signatur vorhanden sein muss, damit das Speichersystem den Betrieb aufnehmen kann. Hacker, die versuchen, das System zu täuschen, indem sie manipulierte Firmware laden, werden ausgeschlossen, während ein Alarmsignal an den Host-Prozessor gesendet wird. Auch der Host-Prozessor wird alarmiert, wenn ein Hacker versucht, ungeplante Notfallwartung durchzuführen.

Die gespeicherten Daten sind zudem durch AES 256-Bit-Verschlüsselung für die gesamte Festplatte mit gesichertem Passwortschutz geschützt. Schließlich können Remote-Firmware-Updates bei Bedarf sicher mit einer gesicherten digitalen Signatur durchgeführt werden.

Neben der Sicherheit ist die Datenintegrität wahrscheinlich das nächstgewünschte Merkmal für Einzelhandelsanwendungen, insbesondere für Anwendungen, die auf das IoT angewiesen sind. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, ist das IoT auf Informationen aus vielen Quellen angewiesen, von Echtzeit-Sensordaten und Videostreams vom Verkaufsraum bis hin zu langfristigen Daten über Waren und Kunden, die von Servern extrahiert werden. Jedes Datenstück ist entscheidend, daher ist die Integrität essenziell. NAND-Flash-Speichergeräte verfügen über viele Funktionen, die die Datenintegrität in den Speichergeräten und häufig im gesamten System sicherstellen können.

Zum Beispiel bietet die Silicon Motion FerriSSD-Reihe eine vollständige Fehlererkennung und -behebung für verbesserte Datensicherheit über den gesamten Host-NAND-Host-Datenpfad. Der Datenwiederherstellungsalgorithmus erkennt jegliche SSD-Datenpfadfehler, einschließlich Hardware-, Firmware- und Speicherkartenfehler in SRAM, DRAM oder NAND. Die Geräte verfügen außerdem über das proprietäre IntelligentScan mit der DataRefresh-Funktion, um Lesestörungen zu bekämpfen und die Datenerhaltung zu gewährleisten. Die Firmware des Geräts reagiert intelligent auf das Verhalten des Hosts und die Arbeitsumgebung, um zu bestimmen, wo, wann und wie häufig die SSD gescannt werden soll.

Wenn überbeanspruchte Zellen erkannt werden, lädt die DataRefresh-Funktion den Zellblock automatisch wieder auf, repariert oder ersetzt ihn, was die Lebensdauer des Speichermediums über die normalerweise bei NAND-Laufwerken angegebenen Spezifikationen hinaus verlängert. Zusätzlich zur Fehlerkorrektur auf erster Ebene enthalten FerriSSDs auch ein Korrekturschema auf zweiter Ebene, das einen LDPC (Low-Density-Parity-Check)-Code und einen Group Page RAID-Algorithmus verwendet, um potenzielles dPPM zu reduzieren und die Lebensdauer der SSD zu verlängern.

Ein weiterer wesentlicher Bestandteil des Datenschutzes ist die Sicherstellung, dass externe Einflüsse die Daten nicht beeinträchtigen. FerriSSD unterstützt die Selbstüberwachungs-, Analyse- und Berichtstechnologie (S.M.A.R.T.) und bietet Schutz auf Systemebene vor Spannungsspitzen. Sie wurden auch entwickelt, um starken Schutz gegen elektromagnetische Störungen zu bieten.

Neben der umfassenden Sicherheits- und Datenintegritätsfunktionalität verfügen NAND-Speichergeräte über viele weitere Merkmale, die sie ideal für eine Vielzahl von Einzelhandelsanwendungen machen. Zum Beispiel können die Geräte so konfiguriert werden, dass sie unterschiedliche Anwendungen und Preispunkte unterstützen. Der Designer kann die Geräte je nach Leistungs- und Haltbarkeitsanforderungen der Anwendung in SLCmode, MLCmode und TLCmode konfigurieren.

Mehrere Konnektivitätsoptionen sind ebenfalls verfügbar, wobei die FerriSSD-Reihe Optionen für NVMe 1.3, PCIe Gen3, SATA und PATA-Protokolle für Anwendungsfälle bietet, die schnelle Zugriffsgeschwindigkeit in einer kleinen, flexiblen Form erfordern, wie z.B. Videospeicherung. Die Ferri-UFS-Familie entspricht dem neuesten UFS2.1/3.1-Standard und bietet Hochleistungsspeicher und niedrigen Energieverbrauch, was sie ideal für tragbare und batteriebetriebene Anwendungen macht. Schließlich entspricht die Ferri-eMMC-Familie vollständig den JEDEC-Standards für die eMMC 4.5/5.0/5.1-Protokolle. Ferri-eMMC-Speicher bietet hohe Datenintegrität und Zuverlässigkeit in einem 100/153-Ball-BGA-Gehäuse für einfacheres PCB-Design und kostengünstige Herstellung.

FerriSSD-Module verfügen über fortschrittliche Steuerungstechnologie und integrierte passive Komponenten, um schnellere Entwurfszeiten zu ermöglichen. Wenn diese Optionen nicht ausreichen, kann die Firmware des Speichermediums ebenfalls angepasst werden, um die besten Spezifikationen für jede Anwendung zu bieten, einschließlich höherem TBW (Total Byte Written) und einer besseren Benutzererfahrung. Die Anpassung kann sicher, entweder lokal oder remote, durchgeführt werden, um einfach aufrüstbare, hochzuverlässige und differenzierte Einzelhandelspeicherlösungen anzubieten.

Andere FerriSSD-Produkte sind in verschiedenen Dichten und modularen Formaten von M2-Größe bis hin zum Standard-2,5"-Formfaktor erhältlich, um sicherzustellen, dass der Designer immer die am besten geeignete Speicherlösung für jedes neue Produkt hat. FerriSSD-Speichergeräte arbeiten auch optimal in einem weiten Temperaturbereich zwischen -40°C und 85°C. Dies ermöglicht ihren Einsatz in Geräten, die für Außenumgebungen bestimmt sind, und in Anwendungen wie industriellen Gefrierschränken. Die hohe maximale Betriebstemperatur macht FerriSSD-Geräte zudem ideal für den Einsatz in kompakten, lüfterlosen, handgehaltenen Produkten.

Der Einzelhandel verändert sich schnell, und Einzelhändler wenden sich der Technologie zu, um ihr Geschäft zu verwalten und ihren Kunden ein maßgeschneidertes Erlebnis zu bieten. Herkömmliche IT-Technologie, wie z.B. rotierende Speicher, kann nicht mehr die Leistung und Widerstandsfähigkeit bieten, die in kleinen Formfaktoren erforderlich sind. NAND-Speicher haben alle Eigenschaften, die für heutige und zukünftige Anforderungen im Einzelhandel erforderlich sind. Silicon Motions FerriSSD-Reihe bietet viele Optionen, die die Flexibilität haben, die Entwicklungszeit zu verkürzen und ein nahtloses Upgrade zu ermöglichen, die Gesamtleistung des Speichers zu steigern, Ausfallzeiten zu eliminieren und die Gesamtkosten des Besitzes zu senken.