在一些企業(yè)級(jí)光纖網(wǎng)卡上,靠近PCIe金手指的位置可以看到一排鉭電容或鋁聚合物電容。這些電容除了常規(guī)的電源濾波功能外,還有一個(gè)重要用途:掉電保護(hù)。當(dāng)服務(wù)器因意外斷電(如電源故障或人為拔線)時(shí),這些電容能夠?yàn)榫W(wǎng)卡提供短暫的維持供電,完成數(shù)據(jù)保存和狀態(tài)備份。
掉電保護(hù)電容的容量通常在幾十到幾百微法拉(μF)不等。根據(jù)能量計(jì)算公式,電容存儲(chǔ)的能量與電容值和電壓平方成正比。以100μF電容為例,在3.3V電壓下存儲(chǔ)的能量約為0.000545焦耳。網(wǎng)卡在正常運(yùn)行時(shí)的功耗約為2至5瓦,對(duì)應(yīng)的電流約0.6至1.5安培。單顆100μF電容理論上僅能維持幾十微秒。但實(shí)際上,網(wǎng)卡上會(huì)并聯(lián)多顆電容,總?cè)萘靠蛇_(dá)1000μF以上,可提供幾十毫秒(ms)到200毫秒的掉電續(xù)航時(shí)間。例如,某款萬(wàn)兆雙光口網(wǎng)卡配備了6顆100μF鉭電容,實(shí)測(cè)掉電后能維持約50毫秒的正常工作。

這幾十毫秒的時(shí)間足夠網(wǎng)卡完成哪些操作?第一,將當(dāng)前正在發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)包處理完畢,避免數(shù)據(jù)損壞。第二,將網(wǎng)卡內(nèi)部寄存器的狀態(tài)(如MAC地址表、VLAN配置、統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器)寫入板載的EEPROM或Flash中。這樣,當(dāng)服務(wù)器重新上電后,網(wǎng)卡能夠恢復(fù)到斷電前的運(yùn)行狀態(tài),而不需要重新初始化所有配置。需要注意的是,這個(gè)時(shí)間不足以處理大量數(shù)據(jù)。在滿負(fù)載下,10G網(wǎng)卡每毫秒可傳輸約1.25兆字節(jié)數(shù)據(jù),50毫秒可傳輸62.5兆字節(jié)。掉電保護(hù)只能保證已進(jìn)入硬件的少量數(shù)據(jù)包完成處理,無(wú)法挽回已經(jīng)到達(dá)但未處理的數(shù)據(jù)。因此,掉電保護(hù)的意義是“善后”而非“續(xù)航”。
光潤(rùn)通在部分企業(yè)級(jí)網(wǎng)卡產(chǎn)品中采用了掉電保護(hù)電容設(shè)計(jì),提升了極端情況下的數(shù)據(jù)完整性和配置持久性。雖然掉電保護(hù)不能完全替代UPS或冗余電源,但它作為一種硬件級(jí)的故障容錯(cuò)機(jī)制,為關(guān)鍵業(yè)務(wù)的最后時(shí)刻提供了寶貴的保存窗口。對(duì)于金融交易、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等對(duì)數(shù)據(jù)一致性要求極高的場(chǎng)景,這一設(shè)計(jì)具有實(shí)際價(jià)值。