分類: 技術

HA, HA1, HA2 小註解

這兩天看到 HA 這個縮寫, Google 也沒辦法得到結果, 幸好旁邊有 HA1, HA2 出現, 總算能夠理解它在講什麼. 當然, 還有其他的 HA (Hemagglutinin – 流感病毒血凝素) 也有 HA1, HA2, 但醫學不是我的領域.

我所要找的 HA 是指 High Availability, 根據 [1], HA 有Nodes、Applications、Networks and Network-Adapters以及Disks and Disk-Adapters四種. 主要是在系統發生錯誤的時候, 由額外的軟硬體來接管出錯的網路系統或是硬碟. 因為至少有兩套系統, 才會產生 HA1 和 HA2 的差異.

那麼系統要多穩定才能叫做 high availability 呢? 有網站 [2] 說是 “five 9s" (99.999 percent) . 只能有十萬分之一以下的出錯機會. 但 MySQL 的網站 [3] 說, 5 個 9 雖然已經到軍事級的穩定, 但複雜的架構並不表示更穩定.

如果設計不良, Shared-Nothing, Geo-Replicated Clusters [4] 架構可能還不如 Replicated Systems. 下表的數字應該是指不同穩定等級對應的恢復的時間. 所謂 replicated systems 就是多備份一份, 例如從 server copy  到 client. Copy 完後, client 未必要一直跟 server 保持同步. Clustered 是指沒有 server 和 client 的差異, 幾台設備自動互相同步.

最後一個 Shared-Noting 是指每一個 node 都有獨立的硬碟、記憶體、甚至是網路. “In a shared-nothing system, each component is expected to have its own memory and disk, and the use of shared storage mechanisms such as network shares, network file systems, and SANs is not recommended or supported [5]".

Geo-Replicated [6] 是指在不同地理位置上做備份, 也就是落實雞蛋不要放在同一個籃子. “data is created or updated in a primary location and then asynchronously replicated to a secondary location so that the same data exists (and is backed up) in both locations. Ideally, these locations remain completely independent of each other, with no need to communicate with one another beyond data transfer." [6]

HA-cost-vs-complexity

[REF]

1. http://isen-blog.blogspot.tw/2008/04/hahigh-availability.html

2. http://searchdatacenter.techtarget.com/definition/high-availability

3. http://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/ha-overview.html

4. http://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/replication.html

5. http://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/mysql-cluster-overview.html

6. http://searchwindowsserver.techtarget.com/definition/geo-replication

HDR10 小註解

繼 3D, 4K, 之後, 最近流行 HDR (high dynamic range). 除了亮到讓人眼睛快瞎掉的 Dolby Vision 之外, 還有簡單版的 HDR10. 根據 [1] 的說法,  CEA (Consumer Electronics Association) 規範要符合以下的條件才算支援 HDR10 (CEA 861.3):

  • EOTF: SMPTE ST 2084
  • Color Sub-sampling: 4:2:0 (for compressed video sources)
  • Bit Depth: 10 bit
  • Color Primaries: ITU-R BT.2020
  • Metadata: SMPTE ST 2086, MaxFALL, MaxCLL

其中, 一定要支援  10 bit 就不用說了, 不然怎麼能叫 HDR 10. Color format 要支援 4:2:0 也很容易理解, 大部分的 video decoder 都支援 420. 至於 EOTF (electro-optical transfer function), 如字面上所說是電光轉換. 也就是一個視訊的強度 (10~12 bit), 要如何對應到電視上的亮度 (0~10,000 nit = cd/cm2). 

在薄薄 14 頁要賣 50 美元的 ST 2084 規格中, input linear color value L 和 output optical value C (單位是 cd/cm2) 可以有線性對應: C = 10,000 x L. 以及非線性的對應公式.

根據 Barten Ramp (BT.2246) [2], 亮度極低時, 對比不重要. 亮度極高時, 人類對對比的感覺飽和. 粉紅色部分是人類看得到的, 淡綠色是人類看不出來的. 縱軸是每個灰階佔多少百分比. (我推了一下, 這百分比應該是非線性的量化, 日後再補充.) 這條 Barten Ramp 大概落在 10 bit 左右. 所以不到 10 bit 就不算是 HDR.

Barten-Ramp-768x462

接下來, 看一下 BT. 2020. 它是下圖黑色的三角形, 而我們一般的 HDTV 所用的 rec. 709, 則是黃色的小三角形. 而整個彩色的部分, 就是人類可以看到的色域 (color space). 那麼下圖的 x, y 又各是什麼呢？請參考 CIE 1931 color space [3], 其實它是三維的 XYZ. Y 代表亮度 (luminance), Z 是人類對藍色訊號的反應 – 也就是人眼 S cone 細胞的反應. X 代表 cone 細胞的非負反應的線性組合. 據說 XZ 就可以代表人類對顏色的反應.

bt709and2020

不過, 講了半天. XYZ 怎麼變成 xy 了？因為我們現在談色域, 所以亮度就不重要了. 重新定義 x = X / (X+Y+Z), y = Y / (X+Y+Z). 那麼 z = 1-x-y 可以忽略不談, 我們知道 xyz 和 XYZ 可以互轉. 最後我們就用 x, y 來表示整個色域, 靠近紅色的部分是 x 大 y 小. 靠近藍色是 x 小 y 小, 靠近綠色是 x 小, y 大. 上圖把波長 (單位 nm) 都標上去了.

總而言之, HDR BT2020 必須是大黑三角形這裡面涵蓋的顏色. 啊！為何有時叫做 BT 2020, 有時叫做 Rec 2020 呢？因為 BT 是 ITU-R 的分類, Rec 是 Recommendation ITU-R BT.xxx 的起始字, 所以兩者是同一個東西.

接下來解釋 meta data, 在更薄沒有更便宜 – 還是 50 USD, 只有 6 頁厚的 st 2086 裡面規範了, meta data 要包括一個 display primaries 描述色域圖 (color space) 上三個點頂的座標, 以及一個白點 (white point) – 上面的色域圖中間最白的那一點就是了. 這幾個數字都要精確到四位小數.

最後 metadata 需要描述 luminance 的最大值和最小值  (單位是 cd/cm2), 需要四位數字和兩位小數. 因為影片若不包括 luminace 的訊息, 光是看到 YUV 的 10 bit 也無法反推此數字. 因此在片源 (bit stream) 中 必須把這個值保留在 VUI/SEI, 才能傳給電視知道.

[REF]

  1. http://www.flatpanelshd.com/news.php?subaction=showfull&id=1441170458
  2. https://www.smpte.org/sites/default/files/2014-05-06-EOTF-Miller-1-2-handout.pdf
  3. CIE 1931 color space

Lot26 小註解

以前我只聽說過 Energy Star 這種功耗標準, 最近多聽到了 Lot 26.  

因為有些人又想省電, 又想要用 WIFI 喚醒網通設備, 使得網通設備在待機中也必須維持無線網路醒著. 元件一旦醒著就需要耗電和漏電, 0.5W 待機功耗當然就達不到了, 歐盟於是推出這個新規範. 適用 Lot 26 的產品包括: PC, NAS, …等等.

在 2015/1/1, Lot 26 的待機功耗規範, 在高網路可用狀態 High Network Availability (HiNA) 是 12W, 非高網路可用狀態是 6W. 2017/1/1 之後, 這兩個數字變成 8W 和 3W [1]. 

那麼什麼是 HiNA? 有中和低網路狀態嗎? 有的, 0.01 秒以內可以反應叫做 HiNA, 0.1 秒以上才能反應叫 LoNA, 介於兩者之間是 MeNA [2] (see page 5).

各位會想, 既然既然有 Lot 26, 有沒有 Lot 1,2,3…等等? 也有, 請參考產業整合永續發展整合資訊網站 [3]. 舉凡電腦、冰箱、洗衣機都各自有規範在.

[REF]

  1. http://www.eceee.org/ecodesign/products/Lot26_networked_standby_losses
  2. http://www.eceee.org/ecodesign/products/Lot26_networked_standby_losses/Comments_DIGITALEurope_final_report
  3. https://proj.ftis.org.tw/isdn/Norm/Detail/D40E6CFB18DCCEE4?parentId=2B8508DCA18D2159

速度規格表

規格 速度
規格 版本 Mbps MB/s Gbps GB/s
UART 16C552 (16 bit) 0.1152
16650 (32 bit) 0.4608
16750 (64 bit) 0.9216
16C850 (128 bit) 1.5
I2C Normal Speed 0.1
Fast Speed 0.4
High Speed 3.4
NAND / SD Normal Speed 12.5
High Speed 25
Ultra High Speed-I
SDR12 12.5
SDR25 25
SDR50 / DDR50 50
SDR104 104
Ultra High Speed-II
UHS156 / FD156 156
HD312 (半雙工) 312
eMMC 4.41 104
4.5 200
5.0 400
5.X 600+
UFS 1.1 300
2.0 1.2
Bluetooth 1.2 1
2.0 + EDR 3
3.0 + HS 24
4.0 LE 24
WIFI 11b 22 MHz 11
WIFI 11g 20 MHz 54
WIFI 11n 20 MHz 72.2
40 MHz 150
WIFI 11ac 1×1 80 MHz (wave 1) 433
2×2 80 MHz 866.7
1×1 160 MHz (wave 2) 866.7
2×2 160 MHz 1.69
4×4 160 MHz 3.39
8×8 160 Mz 6.77
PCI 2.3 266
PCI-E 1.0 16 lane 32 4
2.0 16 lane 64 8
3.0 16 lane 126.032 15.754
4.0 16 lane 252.064 31.508
2.0 500 (單向) 1 (雙向)
3.0 1 (單向)

2 (雙向)
SD Card Class 2 16 2
Class 10 80 10
UHS SD Card Class 1 80 10
Class 3 240 30
USB 1.0 Low Speed 1.5
1.0 Full Speed 12
2.0 High Speed 480
3.0 Super Speed 5
3.1 Super Speed+ 10
SATA 1.0 1.5
2.0 3
3.0 6
3.2 16
eSATA 6
Ethernet 100 100 0.1
giga bit 1000 1
DDR-2 400 800
800 1600 1.6
1066 2.13
DDR-3 1066 2.13
1333 2.67
1600 3.2
2133 4.27
DDR-4 2133 4.27*

WIKI 上說 DDR2 SDRAM gives a transfer rate of (memory clock rate) × 2 (for bus clock multiplier) × 2 (for dual rate) × 64 (number of bits transferred) / 8 (number of bits/byte). [1] 但通常 embedded system 不會用 64 bit 通道, 比較常見的 16 bit 或 32 bit. 這個表格裡會用 16 bit.

另外, DDR-4 的效能不佳, 比 DDR-3 沒有太大改進 [2], 某些指標好 13.88% (解壓縮), 播影片 X265 反而變差了 3.68%. 公司同事對它的評價則是更低許多. 不過未來可望能用比 DDR-3 便宜的價格買到一樣容量的 DDR-4.

NAND 的速度參考美光網站 [3], Read 可以到 200 MB/s. 以及 e-world [4].

以上沒說明的部分都是從  WIFI 抄過來.

[REF]

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/DDR2_SDRAM
  2. http://www.anandtech.com/show/8959/ddr4-haswell-e-scaling-review-2133-to-3200-with-gskill-corsair-adata-and-crucial/8
  3. http://docplayer.net/3700204-Nand-201-an-update-on-the-continued-evolution-of-nand-flash.html
  4. http://e-words.jp/w/UHS-I.html

WISP 小註解

前幾天因為老婆抱怨一樓的網路慢, 只好花點時間修理. 謎之音說其實是 new ipad 的無線網路比全家所有的筆電手機都差！

基於家庭網路工程師的職責, 我懷疑四樓 router 的乙太網路線到小烏龜拉太長, 日久潮濕, 所以整個速度上不去. 因此我把四樓的 router 換了個更接近小烏龜的位置….想不到悲劇發生了, 二樓的 router 竟然再也不認識四樓的了. 我想是可能是因為沒有 step by step 設定, 導致 router 混亂. 這算 firmware 沒寫好吧!

原本我對兩台 router 的接法是 WDS. WDS (Wireless Distribution System) 有個好處, 就是 IP 在兩個 router 間是通用的, 同屬一個網段. 例如 192.168.1.X…. 不過相較之下, router 的無線橋接 (Wireless Internet Service Provider) 真的比較好設定.

從 WDS 改 WIDP 的步驟如下:首先把連接小烏龜的 AP1 的 WDP 關閉, 改為純 AP router. 接著把 AP2 的 WAN 設為 wireless WAN, 然後 scan 想要橋接的 router, 找到它並連上之後, 把 AP2 的 DHCP 設為另外一個網段就行了. 例如: 192.168.2.x.

此時 AP2 的 SSID 會跟橋接的 AP1 一樣. 但畢竟網段不同, 因此把 AP1 的次要 SSID 改為 4F, 二樓的次要 SSID 改為 2F, 這樣網路斷了也知道要連哪一個. 關於 Tenda W309R 的 WISP 設定方式, 在 youtube 上面有影片可以看.