如何解决无摩擦零售运营中的数据完整性挑战

如果有一个地方比任何其他地方都更能凝聚社区，那就是杂货店。过去 20 多年来，任何踏入杂货店的人都无疑注意到了自助结账终端的普及。这也是有充分理由的——效率、成本节约、订单准确性等。随着商店试图实施更多这样的系统来处理其他购物功能，对强大的后端能力（如数据存储和管理）的需求日益显著。本文探讨了SiliconMotion的FerriSSD®嵌入式存储技术如何通过实现高水平的数据完整性和安全性，帮助革新零售体验。

利润下降、成本上升以及招聘员工的困难正在推动零售商寻找提高运营效率的方法。一些零售商试图通过减少店面工作人员的数量来应对这些挑战。他们已实施技术解决方案，以自动化目前由员工负责的功能。例如，一些快餐店使用自动点餐机代替柜台工作人员，大多数超市安装了自助结账站以减少所需收银员的数量。这些举措已被证明非常成功，以至于现在他们正试图进一步推动这一理念，利用技术完全运行店面，从而解放员工从事更具生产力的工作。

最近，一家无工作人员商店的尝试由超市巨头Tesco在伦敦市中心以试验形式进行。该试验结合使用摄像头和重量传感器来确定顾客选择的商品，并在他们离店后通过用户手机上的应用程序自动收费。商店内的摄像头和传感器会收集大量关于顾客和库存水平的数据。这些数据必须被处理并安全储存，以便在出现争议时可以立即访问。

传统上，零售系统使用的硬件与IT安装的硬件大致相同，包括使用相同的旋转硬盘驱动器存储数据。然而，今天的现代系统需要的不再是“一刀切”的解决方案。现在正转向在边缘而非中心处理数据，这意味着存储解决方案必须分布在具有不同需求的多个设备之间，而不是集中于服务器机架和台式计算机上。

所需存储类型也各不相同，从云中的长期企业规模存储，到用于视频应用的高性能存储，再到适用于手持设备的紧凑型低功耗存储。随着对数据密集型应用（例如来自多个摄像机的高清晰度视频流）的使用，以及对更快访问速度和更高带宽的优先考虑，存储系统的性能正迅速成为零售工作环境中的关键因素。

人工智能 (AI) 解决方案也正广泛应用于无摩擦零售应用中，用于识别产品。尽管旋转驱动器上的数据吞吐量多年来有所提高，但实现更快的处理速度和 AI 将使这种改进的性能成为现代实时系统中的瓶颈。整个网络正在发生变化，一直延伸到数据中心和云服务器，这些服务器托管大量的计算应用程序，并存储大量数据以供检索和分析。

另一方面，在适应快速高效处理大量数据的同时，网络还必须满足可靠性、坚固性和安全性等其他关键要求。

NAND闪存设备为零售系统中的存储提供了一个比硬盘更具吸引力的替代方案。在每个重要指标上，它们都表现出更高的性能，具有更快的读写速度、更高的带宽，并且延迟极低，从而保证了即时响应。作为固态设备，它们没有任何活动部件，这意味着它们比硬盘存储更坚固耐用且更可靠。在过去，NAND闪存存储的成本相比旋转设备相对较高。然而，随着技术的改进，成本显著下降，其显著优点远远超过了可能的额外成本。现在，NAND设备已具备高容量，并且其外形尺寸足够小，可以适合几乎任何设计，甚至是手持设备。

它们运作无声，并且比旋转式组件更能适应温度变化。最后，它们还比硬盘提供了更大的灵活性，而硬盘仅限于多种通用应用的几种形态。NAND 存储解决方案具有多样化的形态和格式。更好的是，一些 NAND 存储规格可以根据不同的应用进行定制，这意味着在设计阶段可以实现更大的灵活性，同时需要做出的妥协也更少。

没有单一的解决方案可以满足零售存储解决方案的所有需求。POS终端的需求不同于手持条码扫描器，也不同于数字标牌的需求。然而，这些应用程序都有一些共同的特性，例如可用性、数据完整性、安全性和稳健性。与硬盘不同，NAND存储具有灵活性，能够根据每种应用调整，以在成本、性能、耐用性和功耗之间达到最佳平衡。

几乎可以肯定，安全性是零售存储的基本需求。在一个客户经常通过无线通信披露其信用卡和借记卡信息的行业中，确保系统的每个部分（包括存储）的安全达到最高挑战性的可能水平至关重要。幸运的是，NAND 存储适用于安全应用。例如，Silicon Motion 的 FerriSSD 设备系列具有经过身份验证的固件保护，这意味着存储系统开始运行时必须存在安全数字签名。企图通过加载受损固件欺骗系统的黑客将被锁定，并向主处理器发送报警信号。如果黑客试图进行非计划紧急维护，主处理器也会发出警报。

存储的数据还通过支持AES 256位全盘加密和安全密码保护得到保护。最后，当适用时，可以通过安全的数字签名安全地实现远程固件更新。

与安全性并列，数据完整性可能是零售应用程序，尤其是依赖物联网（IoT）的应用程序最重要的特性之一。为了产生最佳结果，物联网依赖于来自多个来源的信息，从商店现场的实时传感器数据和视频流到从服务器提取的关于商品和客户的长期数据。每一项数据都至关重要，因此数据完整性必不可少。NAND Flash存储设备具有许多功能，可以帮助确保存储设备中的数据完整性，并通常贯穿整个系统。

例如，Silicon Motion FerriSSD 系列产品具备完整的数据错误检测和恢复引擎，通过完整的主机-NAND-主机数据路径提供增强的数据保护。数据恢复算法可检测任何 SSD 数据路径错误，包括硬件、固件以及 SRAM、DRAM 或 NAND 中的内存错误。这些设备还具备专有的 IntelligentScan 技术与 DataRefresh 功能，以应对读取干扰并确保数据保留。设备的固件可智能响应主机行为和工作环境，决定何时、何处以及扫描 SSD 的频率和方式。

当检测到过载单元时，DataRefresh 功能会自动对单元模块进行充电、修复或退役，从而将存储设备的使用寿命延长至通常在 NAND 驱动器中发现的规格之外。除了第一层错误更正之外，FerriSSDs 还包括使用 LDPC（低密度奇偶校验）代码和 Group Page RAID 算法的第二层更正方案，以降低潜在的 dPPM 并延长 SSD 的使用寿命。

数据保护的另一个重要方面是确保外部因素不会损害数据。FerriSSD 支持自监控、分析和报告技术（S.M.A.R.T.），并具备针对电压浪涌的系统级保护功能。此外，它们还被设计为能够提供针对电磁干扰的强大保护。

除了全面的安全性和数据完整性功能外，NAND 存储设备还具有许多其他功能，使其非常适合各种零售应用。例如，这些设备可以配置以支持不同的应用程序和价格点。设计者可以根据应用程序的性能和耐用性需求，将设备配置为 SLCmode、MLCmode 和 TLCmode。

还提供多种连接选项，FerriSSD系列支持NVMe 1.3、PCIe Gen3、SATA和PATA协议，适用于需要快速访问速度的小型灵活外形规格的用例，例如视频存储。Ferri-UFS家族符合最新的UFS2.1/3.1标准，提供高性能存储和低功耗，非常适合便携式和电池供电的应用。最后，Ferri-eMMC家族完全符合JEDEC eMMC 4.5/5.0/5.1协议标准。Ferri-eMMC存储器在100/153球BGA封装中提供高数据完整性和可靠性，有助于更容易的PCB设计和低成本制造。

FerriSSD模块拥有先进的控制器技术和集成的无源元件，可实现更快的设计时间。如果这些选择还不够，那么存储设备的固件也可以根据每个应用程序的需求进行定制，以提供最佳规格，包括更高的TBW（总写入字节数）和更好的用户体验。可以通过本地或远程的安全方式实现定制，以提供易于升级、高可靠性和具有差异化的零售存储解决方案。

其他FerriSSD产品提供多种容量和模块化格式，从M2尺寸到标准的2.5英寸形态，以确保设计师始终能够为每个新产品选择最合适的存储解决方案。FerriSSD存储设备还能在-40°C至85°C的宽温度范围内理想运行。这使其能够设计用于户外环境的设备，并应用于工业冷冻机等场景。较高的最高运行温度还使FerriSSD设备非常适合用于紧凑型、无风扇、手持产品。

零售领域正在迅速变化，零售商正在借助技术来帮助他们管理业务并为客户提供定制化的体验。传统的IT技术，例如旋转存储，已经无法在小型化尺寸中提供所需的性能和耐用性。而NAND存储具备满足当今及未来零售需求的所有特点。Silicon Motion 的 FerriSSD 系列提供了多种选项，这些选项具有加快开发时间的灵活性，并支持即插即用升级，在提高存储整体性能的同时消除停机时间，并降低总体拥有成本。