کارت HBA چیست؟

آداپتور (HBA) چیست؟

آداپتور  (HBA) یک برد مدار یا آداپتور مدار مجتمع است که یک سیستم میزبان، مانند یک سرور، را به یک دستگاه ذخیره سازی یا شبکه متصل می‌کند. یک HBA همچنین پردازش ورودی/خروجی (I/O) را برای کاهش بار روی ریزپردازنده میزبان هنگام ذخیره و بازیابی داده‌ها فراهم می‌کند و به بهبود عملکرد کلی میزبان کمک می‌کند.

یک HBA و زیرسیستم‌های دیسک مرتبط با آن گاهی اوقات به عنوان یک کانال دیسک نامیده می‌شوند، در حالی که خود HBA اغلب کارت HBA نامیده می‌شود. یک HBA معمولاً با فناوری اتصال متقابل که پشتیبانی می‌کند و همچنین سرعت، تعداد پورت و رابط سیستم آن مشخص می‌شود. اکثر کارت‌های HBA به اسلات‌های Peripheral Component Interconnect Express (PCIe) کامپیوتر میزبان متصل می‌شوند، اگرچه ممکن است در فرم فاکتورهای دیگری  برای سرورهای تیغه‌ای نیز عرضه شوند.

اگرچه اصطلاح HBA می‌تواند برای انواع مختلف اتصالات متقابل استفاده شود، اما بیشتر با پروتکل‌های ذخیره سازی مانند کانال فیبر (FC)، رابط سیستم کامپیوتر کوچک، اتصال فناوری پیشرفته سریال (SATA) و SCSI متصل سریال (SAS) استفاده می‌شود.

کارت‌های HBA معمولاً به اسلات‌های PCIe رایانه‌های میزبان متصل می‌شوند.

آداپتورهای HBA کانال فیبر

یک HBA کانال فیبر، اتصال و انتقال داده بین دستگاه‌ها را در یک شبکه منطقه ذخیره سازی (SAN) مبتنی بر FC فعال می‌کند. یک HBA FC می‌تواند یک سرور میزبان را به یک سوئیچ یا دستگاه ذخیره سازی متصل کند، چندین سیستم ذخیره سازی را متصل کند، یا چندین سرور را هنگامی که به عنوان میزبان برنامه و سیستم‌های ذخیره سازی استفاده می‌شوند، متصل کند. نرم افزار مدیریت SAN، HBA را به عنوان نقطه اتصال تشخیص می‌دهد.

تولیدکنندگان HBA های FC به طور کلی محصولات خود را مطابق با افزایش نرخ داده‌های فناوری شبکه FC به روز می‌کنند. محصولات کانال فیبر برای اولین بار در سال 1997 در دسترس قرار گرفتند. از آن زمان، HBA های FC به طور پیوسته سریعتر شده‌اند. در ابتدا، HBA های FC نرخ داده 1 گیگابیت در ثانیه (Gbps) را ارائه می‌دادند، اما سرعت‌ها با هر نسل جدید دو برابر شده است:

• 2 گیگابیت در ثانیه (نسل 2)
• 4 گیگابیت در ثانیه (نسل 3)
• 8 گیگابیت در ثانیه (نسل 4)
• 16 گیگابیت در ثانیه (نسل 5)
• 32 گیگابیت در ثانیه (نسل 6)
• 64 گیگابیت در ثانیه (نسل 7)

FC نسل 6 (32 گیگابیت در ثانیه) را می‌توان برای ارائه 128 گیگابیت در ثانیه با استفاده از پیوندهای موازی FC برای ایجاد چهار خط 32 گیگابیت در ثانیه FC پیکربندی کرد، بنابراین یک پیوند واحد 128 گیگابیت در ثانیه ایجاد می‌شود. نقشه راه FC نشان می‌دهد که سرعت‌های تک خطی FC تا سال 2024 به 128 گیگابیت در ثانیه خواهد رسید، بنابراین راه حل چهار خطی ممکن است منسوخ شود یا برای سرعت‌های سریعتر اعمال شود.

تولیدکنندگان HBA های FC به طور کلی محصولات را با ویژگی‌های اضافی به هنگام به روزرسانی به نسل‌های جدیدتر فناوری FC ارتقا می‌دهند. بهبودهای طی سال‌ها شامل ویژگی‌های یکپارچگی داده‌ها برای جلوگیری از خرابی روی سیم در محیط‌های پایگاه داده است. پیشرفت‌ها همچنین شامل پشتیبانی گسترده از مجازی سازی برای افزایش تراکم سرورهای مجازی است.

تولیدکنندگان پیشرو در بازار HBA های FC، Marvell QLogic و Emulex بوده‌اند. (Avago Technologies Emulex را خریداری کرد و سپس Broadcom، در این فرآیند نام Broadcom را بر عهده گرفت.) از دیگر تولیدکنندگان HBA های FC می‌توان به Atto Technology و Hewlett Packard Enterprise (HPE) اشاره کرد.

ویژگی‌های متمایز HBA های FC شامل عملکرد، قابلیت اطمینان، امنیت، قابلیت‌های توان، پشتیبانی از مجازی سازی سرور و در دسترس بودن نرم افزار مدیریت تک پنجره است.

آداپتورهای SCSI/HBA های SCSI

یک HBA SCSI معمولاً با SCSI موازی مرتبط است، یک فناوری انتقال داده که زمانی محبوب بود و تا حد زیادی با SAS سریعتر جایگزین شده است. یک HBA SCSI یا آداپتور SCSI، اتصال و انتقال داده بین یک میزبان و یک دستگاه جانبی یا سیستم ذخیره سازی را طبق مجموعه استانداردهای موسسه استانداردهای ملی آمریکا برای اتصالات ورودی/خروجی تسهیل می‌کند.

یک کارت HBA پلاگین به طور معمول درخواست‌های سرویس و مدیریت وظیفه را به یک دستگاه هدف مانند یک درایو ذخیره سازی یا آرایه ارسال و پاسخ‌های دستگاه هدف را دریافت می‌کند.

دستگاه‌های SCSI موازی به یک گذرگاه مشترک متصل می‌شوند. حداکثر سرعت SCSI موازی 320 مگابایت در ثانیه است. این سرعت برای پاسخگویی به نیازهای سیستم‌های محاسباتی مدرن بسیار کند در نظر گرفته می‌شود و با افزودن دستگاه‌های بیشتر به گذرگاه مشترک، عملکرد اغلب کاهش می‌یابد. HBA های SCSI موازی به عنوان فناوری منسوخ شده تلقی می‌شوند و اکثر تولیدکنندگان تولید آنها را متوقف کرده‌اند.

HBA های SAS و SATA

SAS برای رفع محدودیت‌های SCSI موازی سنتی و ارائه نرخ انتقال داده بالاتر توسعه داده شد. مانند SCSI موازی، SAS از مجموعه دستورات SCSI استفاده می‌کند، اما روش انتقال داده متفاوت است. SAS یک پروتکل انتقال داده سریال نقطه به نقطه است.

یک HBA SAS نوعی HBA SCSI است که معمولاً یک کامپیوتر میزبان را به یک دستگاه ذخیره سازی، مانند یک هارد دیسک، درایو حالت جامد، دستگاه فقط یک دسته دیسک یا درایو نوار متصل می‌کند. HBA های SAS قادر به اتصال به دستگاه‌های ذخیره سازی تک یا دو پورت هستند که با رابط SATA یا SAS سازگار هستند. در واقع، بسیاری از HBA های SAS امروزی به عنوان دستگاه‌های SAS/SATA به فروش می‌رسند.

پهنای باند SAS از 3 گیگابیت در ثانیه شروع شد و به 6 گیگابیت در ثانیه و سپس 12 گیگابیت در ثانیه پیشرفت کرد. هر نسل جدید SAS همچنین قابلیت‌های اضافی مانند امکان اتصال دستگاه‌ها در فواصل طولانی‌تر کابل را به همراه داشت. تفاوت بین محصولات HBA SAS شامل سرعت SAS پشتیبانی شده، نرخ انتقال داده، تعداد پورت، نوع گذرگاه PCIe و مصرف برق است.

فروشندگانی مانند Dell، HPE و IBM آرایه‌های ذخیره سازی سطح ابتدایی را می‌فروشند که از ساختار SAN SAS پشتیبانی می‌کنند و امکان اتصال مستقیم به سرورهای مجهز به HBA های SAS را فراهم می‌کنند و نیاز به سوئیچ‌های شبکه را از بین می‌برند. HBA های SAS معمولاً ارزان‌تر از HBA های FC هستند، اگرچه یک SAN FC عملکرد بهتری و گزینه‌های پیکربندی بیشتری نسبت به یک محیط SAS ارائه می‌دهد.

HBA های SAS همچنین می‌توانند به سوئیچ‌های SAS متصل شوند تا اتصالات بین چندین سرور و ذخیره سازی خارجی را فعال کنند، اما استفاده از SAS سوئیچ شده به اندازه اتصالات مستقیم بین سرور و آرایه ذخیره سازی رایج نیست.

تولیدکنندگان عمده HBA SAS عبارتند از Atto Technology، Broadcom (از طریق خرید LSI توسط Avago)، Microsemi (از طریق خرید PMC-Sierra) و HPE.

SAN کانال فیبر (FC) در مقابل SAN iSCSI

HBA های کانال فیبر، داده ها را در SAN های مبتنی بر FC متصل و منتقل می‌کنند، در حالی که HBA های iSCSI اتصال SAN را از طریق شبکه های TCP/IP و اترنت ارائه می دهند.

انواع دیگر آداپتورهای شبکه

مانند HBA ها، آداپتورهای زیر نیز می‌توانند یک سیستم میزبان را به دستگاه‌های ذخیره سازی یا شبکه متصل کنند:

• کارت رابط شبکه (NIC): یک NIC اتصال و انتقال داده بین میزبان‌ها و دستگاه‌های شبکه را از طریق اترنت فعال می‌کند. نام های دیگر شامل آداپتور اترنت و آداپتور شبکه اترنت است.
• آداپتور اینترنت SCSI (iSCSI): یک آداپتور iSCSI که به عنوان HBA iSCSI یا NIC iSCSI نیز شناخته می‌شود، اتصال SAN را از طریق زیرساخت شبکه TCP/IP و اترنت فراهم می‌کند و پردازش iSCSI و TCP/IP را برای بهبود عملکرد به آداپتور منتقل می‌کند.
• آداپتور شبکه همگرا (CNA): یک CNA عملکرد یک HBA FC و NIC اترنت TCP/IP را ترکیب می‌کند و از ترافیک شبکه محلی و SAN FC پشتیبانی می‌کند.
• آداپتور کانال میزبان (HCA): یک HCA که به عنوان آداپتور InfiniBand نیز شناخته می‌شود، ارتباط داده‌ای با تأخیر کم بین سرورها و ذخیره سازی را از طریق شبکه‌های InfiniBand بدون از دست دادن داده‌ها فعال می‌کند؛ همچنین زمانی که سرورها برای میزبانی برنامه و ذخیره سازی استفاده می‌شوند به عنوان اتصال متقابل سرور به سرور استفاده می‌شود. موارد استفاده شامل محاسبات با کارایی بالا، تجزیه و تحلیل داده‌ها، مراکز داده ابری و برنامه‌های وب و معاملاتی در مقیاس بزرگ است.
• دسترسی مستقیم حافظه از راه دور از طریق اترنت همگرا (RoCE) NIC: یک RoCE NIC که به عنوان NIC با RoCE نیز شناخته می‌شود، انتقال داده را مستقیماً بین حافظه برنامه سرورهای مختلف بدون دخالت CPU تسهیل می‌کند تا عملکرد را در شبکه‌های اترنت بدون از دست دادن داده‌ها تسریع کند. از انتقال داده سریع‌تر از یک NIC اترنت پشتیبانی می‌کند و معمولاً برای برنامه‌های تراکنشی با حجم بالا، و همچنین شبکه‌های ذخیره سازی و تحویل محتوا استفاده می‌شود.