Что такое hba контроллер
HBA-адаптеры и контроллеры
Чем важнее данные, тем надежнее должна быть система, которая работает с ними. И обеспечить такой подход способны решения на основе HBA. Хотите узнать об этой технологии больше? Тогда добро пожаловать в нашу статью.
Расшифровка HBA
Аббревиатура HBA расшифровывается как Host Bus Adapter — хост-адаптер для подключения информационных носителей (накопителей с разным типом интерфейса) к шине. Это и устройство, и контроллер одновременно. В нем реализованы особые стандарты работы дисковых накопителей по SATA/SAS/PCI. Если задействовать HBA в системе, все тома начнут определяться как отдельные блоки внутри ОС с подробным описанием в файле настройки консоли devmgmt.msc (для OS Windows, соответственно).
Типы HBA адаптеров
В индустрии HBA подразделяются на несколько вариантов:
Первый вариант наиболее интересен с точки зрения позиционирования. Начнем с того, что далеко не все подозревают о наличие HBA на своей плате, хотя технология достаточно распространена в серверном сегменте. Все необходимые настройки для портов легко выбрать в BIOS, или на уровне софта.
Подобные HBA в большинстве своем работают на базе привычной нам SATA-архитектуры, но при некоторых усилиях можно завести и NVMe.
К недостаткам отнесем малое количество поддерживаемых операционных систем. Зачастую это семейство Windows и Linux. К тому же большое число дисков подключить затруднительно — только в имеющиеся порты на плате.
Второй вариант базируется на отдельной схеме и работает либо по технологии SAS 12G (полный дуплекс), либо по SATA 3.0. Само собой, предусмотрена обратная совместимость с SAS 1/2/3 и с SATA 1/2/3. Сразу скажем, что наличие SATA здесь бесполезно, поскольку все адекватные администраторы работают по SAS 12G, что не только быстрее, но и безопаснее в техническом плане.
К материнской плате подобный SAS HBA-адаптер подключается через PCI-E 3.0/4.0 x8/x16 (зависит от мощности и необходимой пропускной способности), добавляя к общему ансамблю до 24 дополнительных портов. Но и это не предел, ведь существуют еще и SAS-экспандеры, которые еще сильнее расширяют поле деятельности. На выходе можно получить хоть 30, хоть 40 портов под SAS HBA.
Третий вариант тесно связан с RAID-контроллером. Если говорить в общем и целом, то практически все современные аппаратные RAID-контроллеры способны функционировать в качестве HBA. Все присоединенные к RAID по SAS-экспандеру дисковые носители видны через HBA-режим.
Чем в целом хорош HBA? Технология позволяет поместить в корпус несколько совершенно разных накопителей (скорость, емкость), объединив их в умный узел для хранения данных.
HBA-контроллеры
Что это такое и для чего надо? HBA-контроллер — одна из разновидностей дисковых контроллеров, которая позволяет операционной системе видеть все подключенные устройства по отдельности. При этом все диски способны работать, как единое огромное хранилище. Стоит добавить, что на базе HBA нельзя построить RAID-массив, только перебросить устройства в систему. Иными словам, если вы захотите подсоединить к ПК или серверу 24 диска через JBOD, ОС увидит сразу 24 тома.
В продаже есть HBA-контроллеры, работающие со следующими протоколами:
Предусмотрены и универсальные устройства с принципом работы Triple-mode. Такой подход крайне удобен для строительства сложных систем хранения, поскольку подключать можно что угодно и в любом количестве (до разумных пределов). Но давайте будем реалистами: действительно хорошо контроллер умеет работать лишь с одним протоколом передачи данных. Комбайны в серверных системах недопустимы, чтобы ничего не посыпалось в самый неподходящий момент.
ISCSI и Fiber Channel HBA адаптеры
Разные типы HBA-карт работают на различных протоколах, что вполне логично. Например, для FC HBA адаптеров в сервере предусмотрены коммутаторы Fibre Channel, а соединение производят через оптический патч-корд. Под HBA желательно иметь отдельный PCI-e на сервере, или СХД-контроллере.
Второй популярный вариант — HBA на базе iSCSI. Эта карта обладает собственным портом RJ-45, или оптическим портом. Удобная штука, поскольку можно использовать как сетевой кабель, так и оптический. К тому же, открывается возможность отправлять SCSI-пакеты на удаленные сервера внутри TCP/IP. Карты iSCSI HBA — частые гости в IP SAN.
Какие диски выбрать для HBA
Ранее мы уже говорили, под нужды HBA можно приспособить любой современный накопитель, будь то HDD или SSD на SATA/SAS/NVMe. Даже DVD-привод и ленту, вот только незачем.
Если говорить о действительно эффективных решениях, то к HBA возможно подключить практически любые внешние стойки типа RBOB/EBOD/JBOD. В первом варианте, правда, понадобится еще озаботиться внедрением Multi-LUN, но это не критично.
Требования к организации работы HBA
Чтобы ваша HBA-платформа была безотказной, требуется задуматься над ее надежностью. И это не RAID, где вылетевший накопитель можно быстренько заменить на свежий, скинуть на него слепок данных и продолжить работу. В HBA все серьезнее, поэтому для этих целей производители даже выпускают отдельные линейки дисков. Например, производитель Microchip Adaptec выпускает серии 1100/1200, для которых заявляет время наработки на отказ 1.36 и 2.73 млн часов соответственно. Но только при создании адекватного температурного режима и бережного использования.
Второе требование к HBA — стабильно высокая скорость. При грамотном внедрении качественных SSD на базе SAS пиковая пропускная способность может достигать 1.7 млн IOPS, а это отличный показатель для скоростного хранилища, из которого постоянно требуется что-то скачать.
Функционал HBA
Все критерии работы HBA выбираются в настройках. Количество режимов работы, как и перечень, полностью зависят от вариантов реализации системы. Например, у встроенных в МП контроллеров общее число режимов гораздо меньше, чем у интегрированных решений. Можно выставить NCQ (Navite Command Queuing — установка очередности команд для повышения быстродействия SATA), но не более.
У SAS HBA ситуация уже интереснее. Для таких доступны как UEFI, так и Legacy, а также вывод логов во время операций по загрузке, собственное SMART-тестирование, интегрирование в систему управления, шифрование данных и CLI.
Перспективность в развитии HBA
Как нам кажется, HBA-режим недооценен. Перспектив ведь масса. В дальнейшем технология способна громко заявить о себе, сильно изменив принцип взаимодействия с большим массивом дисков в дата-центрах. Примерную ситуацию сейчас можно наблюдать с SATA. Устаревший протокол медленно и уверенно выдавливают с помощью NVMe.
Все больше производителей внедряют впаянные HBA-схемы на основных платах для серверных и коммерческих решений. В серверных HBA и RAID-контроллерах, и на совместимом с ними оборудовании, уже имеется поддержка NVMe-накопителей.
Пока неизвестно, когда именно индустрия придет к унифицированному стандарту, но с каждым годом количество разномастных протоколов обмена нулями и единицами сокращается в пользу универсальных решений. Почему бы и не дать зеленый свет HBA, ведь уже сегодня технология без особых проблем переваривает совместное сотрудничество SATA, SAS и NVMe.
На сегодняшний день HBA с успехом используют в большинстве серверных задач:
Также HBA попросту незаменим, если необходимо организовать стабильную совместную работу разномастного парка накопителей, объединив все это в единый удобоваримый массив.
Из-под HBA можно даже программный RAID поднять по необходимости для локальных проектов, что также не может не радовать.
Хотите получить больше информации о HBA-адаптерах и контроллерах? В компании Маркет.Марвел вы получите исчерпывающую консультацию по всем устройствам перед тем, как интегрировать их в свой бизнес. Мы работаем для того, чтобы вы могли использовать только качественное и проверенное оборудование.
HBA vs. NIC vs. CNA: в чем их отличия?
Migelle
Основные концепции
Что такое HBA?
HBA (англ. Host Bus Adapter, дословно, хост-адаптер шины)— вид компьютерных комплектующих: плата адаптера, устанавливаемая в компьютер и служащая для подключения накопителей (устройств хранения информации) или сети, имеющих в качестве интерфейса шинную организацию, отличную от имеющихся в компьютере изначально. Используя карту HBA, главный микропроцессор задач хранения данных и их извлечение данных может быть значительно облегчен. Несмотря на то, что карта HBA широко применяется во всех видах соединений, она чаще всего используется для соединений с поддержкой протоколов Fibre Channel (FC), iSCSI (Internet Small Computer System Interface), и SAS (Serial Attached SCSI). В соответствии с протоколом поддерживается, существуют различные типы карт HBA, такие как карта FC HBA, карта iSCSI HBA и карта SAS HBA.
Что такое сетевой адаптер?
Что такое конвергентный сетевой адаптер?
Конвергентный сетевой адаптер, сокращенно CNA, также известен как контроллер конвергентного сетевого интерфейса (C-NIC). Как видно из названия, этот компонент аппаратных средств может объединять функции HBA с NIC. С одной стороны, карты CNA с интерфейсами PCIe предлагают подключение и передачу данных между устройствами хранения или серверами и FC на основе SAN; с другой стороны, он напрямую доставляет Ethernet трафик от тех же сетевых устройств к локальным сетям.
HBA vs. NIC vs. CNA: сравнение и контраст
В качестве плат трех типов, карты HBA, NIC и CNA способны обеспечить обработку данных и физическое соединение для устройств. Однако, эти карты с их уникальными функциями и режимом работы используются в различных приложениях.
Карта HBA: Как мы упоминали выше, разные типы карты HBA используются для поддержки разных протоколов. Для адаптера HBA Fibre Channel, он обычно вставляется в сервер HBA и подключается к коммутатору Fibre Channel через оптический патч-корд. В основном карта FC HBA является предпочтительной в сети FC SAN. Что касается карты iSCSI HBA, она поставляется с портом RJ45 или оптическим портом, который может подключить с кабелем витой пары или оптическим патч-кордом. Посылая команды SCSI для устройства хранения на удаленных серверах по сети TCP/IP, карта iSCSI HBA часто используется в iSCSI на основе сети IP SAN. Что касается типа SAS HBA, с использованием набора команд SCSI, она развертывается для подключения SATA (Serial Advanced Technology Attachment) или SAS-совместимых устройств. Он распространен в сети DAS с поддержкой SCSI.
Сетевой адаптер: Основанная на интернет-протоколе (IP), сетевой адаптер может быть найдена в двух типах: с оптическими портами или электрическими портами. Карта HBA vs. карта NIC, последняя обычно подключается к Ethernet коммутатору через оптический патч-корд или витую пару. В настоящее время, большинство традиционных сетевых карт на рынке поддерживают протоколы iSCSI и NAS, которые могут применяться в сетях IP SAN и NAS.
Карта CNA: HBA vs. NIC vs. CNA, конвергентный сетевой адаптер может объединять функциональность обоих двух других адаптеров в один и поддерживать FC и Ethernet протоколы на одном интерфейсном порту. Традиционно Ethernet используется для сетей TCP/IP и Fibre Channel для сети хранения данных. С картой CNA, Fibre Channel будет напрямую транспортироваться через Ethernet к Ethernet порту на коммутаторе с поддержкой FCoE. Затем конвергентный коммутатор преобразует трафик FC в FC SAN, а трафик Ethernet в локальную сеть.
Вывод
Из упомянутых выше HBA vs. NIC vs. CNA, это легко обнаружить, что все карты HBA, NIC и CNA имеют свои собственные функции, которые применяются соответствующим образом. Развертывание типа карты зависит не только от протоколов, поддерживаемых картами, но также от вашей сетевой среды и вашего бюджета.
Современные RAID контроллеры Adaptec от А до Я. Часть 2
Ранее публиковал первую часть, в которой описывались общие сведения о RAID контроллерах (азы читать здесь), были вопросы и интерес, выкладываю уже «мясной» кусок. Здесь всё очень конкретно – подробная классификация контроллеров Adaptec, функции каждой серии контроллеров, таблицы, картинки и т.д.
Модельный ряд RAID контроллеров Adaptec.
Классификация контроллеров Adaptec. 
Можно попробовать представить усиление функций стека относительно класса проектов в этой таблице графически, чтобы придать таблице наглядность.
Таблица применения моделей с точки зрения поддержки SSD дисков. 
Еще более мощную поддержку использования большого количества SSD дисков на контроллере будут давать следующие поколения RAID контроллеров и HBA. Количество дисков, указанное в таблице, имеет примерное значение. Более точные расчеты производительности в данной статье не указываются, они могут быть выполнены компаниями – интеграторами.
Зависимость выбора модели RAID контроллера от количества пользователей серверной системы приведена в таблице ниже (указаны активные пользователи). Цифры носят довольно приблизительный характер, и приведены для того, чтобы понять тенденцию в использовании определенных моделей. 
И еще один важный момент. Как настоятельно рекомендуют все учебники, посвященные проектированию сложных систем — проект должен учитывать не только настоящие, но будущие требования к системе.
Существует зависимость и от приложений. Например, SSD кэширование ускоряет работу приложений, ориентированных на чтение. К счастью, это больше 90% Internet приложений. Для операций записи тоже возможно кэширование, но это уже больше как “приятное дополнение” к чтению из-за природы самих приложений. 
Рассмотрим теперь модели контроллеров более детально.
6-ая серия RAID контроллеров Adaptec.
Общие характеристики контроллеров 6-ой серии:
• Базируются на микросхеме RoC (RAID on Chip) PM8013 8x портов SAS2 (6Гб/сек) PMC-Sierra (дополнительную информацию можно посмотреть на сайте www.pmcs.com;
• Модели с максимальным количеством портов – 8 портов SAS 2.0 (6Гб/сек), и слотом 8x PCI-express Gen 2.0;
• Кэш память — 512MB DDR2-667 DRAM.
• Опционально могут использовать Набор защиты кэша Adaptec Flash Module (AFM-600 Kit) в который входят:
o Дочерняя плата с flash-памятью;
o Выносной блок суперконденсатора.
Adaptec RAID 6805 с AFM-600 Flash Module.
Контроллеры 6 серии на уровне стека поддерживают:
Simple Volume, JBOD, RAID 0, 1, 10, 1E, 5, 6, 50, 60 Hybrid RAID 1, 10.
Максимальная производительность ядра контроллера 50 000 IOPS (4 KB blocks, random read).
Производительность для последовательных шаблонов в таблице ниже. 
Семейство 6T.
Основная цель появления таких контроллеров семейства 6T — исключить ситуации, когда негибкая часть кабеля (часть, примерно, 2 см длиной после разъема) упирается в крышку или корпус сервера, в радиатор процессора или другие части сервера. Для этого на 6-ой серии контроллеров порты расположены так, чтобы негибкая часть кабеля не выходила за геометрические границы контроллера. Помечено зеленой стрелкой на рисунке. Синий прямоугольник – негибкая часть кабеля.
Adaptec RAID 6805Т с AFM-600 Flash Module.
RAID контроллеры для проектов начального класса. Уменьшена оперативная память, по сравнению с обычными контроллерами 6-ой серии, упрощен стек, нет поддержки защиты кэша и экспандеров. Имеют упрощенный стек, поддерживают только Simple Volume, JBOD, RAID 0,1, 10, 1E, т.е., нет поддержки RAID 5,5EE,6, 50, 60, но поддерживают Hybrid RAID 1, 10 (см. раздел «Гибридные Тома» в главе «Основные функции RAID контроллеров» ниже.
Модель 6405E поддерживает максимально 4 диска. Модель 6805E – 8 дисков (поскольку нет поддержки SAS экспандеров). Модель 6405E имеет слот PCI-E 1x, модель 6805E – слот PCI-E 4x ver. 2.
Разъемы портов контроллеров 6-ой серии.
Все семейство RAID контроллеров 6-ой серии поддерживает только порты Mini-SAS.
Для внутренних портов используется разъем – SFF 8087 (internal mini-SAS),
для внешних – SFF-8088 (external mini-SAS).
Сводная таблица для контроллеров 6-ой серии. 
7-ая серия RAID контроллеров Adaptec. 
Adaptec RAID 71605.
Первый контроллер PCIe 3.0 LP MD2 с 16 портами SAS/SATA 6 Гбит/сек.
Первый контроллер PCIe 3.0 половинной длины с 24 портами.
Первое решение, использующее все преимущества шины PCIe 3.0.
Первое решение, обеспечивающее 450 тысяч IOPS и 6600 МБ/сек.
Первое решение, ориентированное на создание томов на базе SSD.
Впервые в полной мере допускается подключение внешних стоек RBOD, ленточных устройств и автозагрузчиков.
Общие характеристики контроллеров 7-ой серии:
• Базируются на микросхеме SRCv RoC (RAID on Chip) PM8015 SRCv 24x порта SAS2 (6Гб/сек) PMC-Sierra (дополнительную информацию можно посмотреть на сайте www.pmcs.com);
• Модели с максимальным количеством портов – 24 порта SAS 2.0 (6Гб/сек), и слотом 8x PCI-express Gen 3.0;
• Кэш память — 1024 MB DDR3-1333 DRAM.
o Опционально могут использовать Набор защиты кэша Adaptec Flash Module (AFM-700), в который входят:
o Дочерняя плата с flash-памятью;
o Выносной блок суперконденсатора.
Контроллеры 7-ой серии на уровне стека поддерживают: Simple Volume, JBOD, RAID 0, 1, 10, 1E, 5, 6, 50, 60, Hybrid RAID 1, 10 и режим HBA.
Начиная с 7-ой серии RAID контроллеры поддерживают режим HBA, т.е. по сути это не совсем RAID контроллер, это RAID контроллер и HBA на одной плате. См. в описании функций продуктов раздел «Режим HBA».
Прекращена поддержка RAID 5EE (причина в том, что производительность RAID6 из-за усиления архитектуры микросхемы RoC сравнялась с RAID5EE, а по всем остальным параметрам – надежность, легкость в обслуживании и т.д., RAID 6 или аналогичен или лучше RAID5EE, что лишает смысла существование RAID 5EE в стеке современного RAID контроллера).
Максимальная производительность ядра контроллера 600 000 IOPS. 
Все семейство RAID контроллеров 7-ой серии поддерживает только порты miniSAS-HD.
Для внутренних портов используется разъем – SFF-8643 (internal mini-SAS HD), 
для внешних – SFF-8644 (external mini-SAS HD). 
Обратите внимание на сбалансированность диапазонов пропускания со стороны SAS и PCI-E на примере 71605 контроллера – единственное в отрасли решение 16 портов SAS2 в низкопрофильном варианте.
Семейство 7E
RAID контроллеры для проектов начального класса. Уменьшена оперативная память, по сравнению с обычными контроллерами 6-ой серии, упрощен стек, нет поддержки защиты кэша. Имеют упрощенный стек, поддерживают только Simple Volume, JBOD, RAID 0,1, 10, 1E, т.е., нет поддержки RAID 5,5EE,6, 50, 60, но поддерживают Hybrid RAID 1, 10 (см. раздел «Гибридные Тома» в главе «Основные функции RAID контроллеров» ниже).
В отличие от 6E семейство 7E поддерживает экспандеры и имеют такой же разъем 8X PCI-E как и контроллеры без индекса «E».
Семейство 7Q
RAID контроллеры семейства 7Q обладают функцией SSD кэширования. Поддерживается выделение кэша на уровне логического диска. Оставшуюся емкость можно использовать как обычный RAID том. Поддерживается кэш и на чтение, и на запись. Более детальную информацию смотрите в разделе «SSD кэширование» в главе «Основные функции RAID контроллеров» ниже.
Сводная таблица для контроллеров 7-ой серии. 
8-ая серия RAID контроллеров Adaptec. 
Общие характеристики контроллеров 8-ой серии.
8-ая серия RAID контроллеров является флагманской группой RAID контроллеров на начало 2015 года. И базируется уже на технологии SAS3 (12 Гб/сек). Семейство включает в себя единственный в отрасли 16-портовый RAID-контроллер SAS 12 Гб/с со встроенным флэш-резервированием кэша — всё это в форм-факторе LP/MD2 — ASR-81605ZQ. Максимальные в отрасли для RAID контроллеров 700 000 операций ввода-вывода в секунду (IOPS). Max Cache 3.0 — уникальное для отрасли программное обеспечение уровневого управления и кэширования, обеспечивает хранилищам лучшую экономическую эффективность и производительность.
ASR-8885 имеет 8 внутренних/внешних портов SAS3 12 Гб/сек в низкопрофильном форм-факторе LP/MD2:
• Базируются на микросхеме SRCv RoC (RAID on Chip) PMC PM8063 16x портов SAS3 (12 Гб/сек) PMC-Sierra (дополнительную информацию можно посмотреть на сайте www.pmcs.com);
• Модели с максимальным количеством портов — 12 портов SAS 3.0 (12 Гб/сек) и слотом 8x PCI-express Gen 3.0;
• Кэш память — 1024 MB DDR3-1600 DRAM;
• Разъёмы HD miniSAS.
o Опционально могут использовать Набор защиты кэша Adaptec Flash Module (AFM-700), в который входят:
o Дочерняя плата с flash-памятью;
o Выносной блок суперконденсатора.
Модель AFM-700 модуля защиты кэша подходит к 7 и 8 серии контроллеров Adaptec.
Семейство 8Q
RAID контроллеры семейства 8Q поддерживают функцию SSD кэширования. Поддерживается выделение кэша на уровне логического диска. Оставшуюся емкость можно использовать как обычный RAID том. Поддерживается кэш и на чтение, и на запись. Более детальную информацию смотрите в разделе «SSD кэширование» в главе «Основные функции RAID контроллеров» ниже.
Сводная таблица для контроллеров 8-ой серии. 
Adaptec RAID 81605ZQ с подключенным блоком суперконденсатора.
6-ая серия HBA Adaptec 
Adaptec SAS HBA 6805H.
Общие характеристики HBA 6H серии:
• Крайне эффективные, с точки зрения цены, HBA решения, которые предоставляют 4 / 8 внутренних SAS портов (технологии SAS2 6Гб/сек);
• Производительность 250000 IOPS с размером блока. 512 Байт и 200000 IOPS с размером блока 4Kбайта;
• Все модели имеют низкопрофильный размер LP/MD2 и используют MiniSAS разъемы;
• Семейство использует 4x PCI-express Gen 2.0.
Сводная таблица для HBA 6-ой серии. 
7-ая серия HBA Adaptec. 
Adaptec SAS HBA 71605H.
Общие характеристики HBA 7H серии:
• Крайне эффективные, с точки зрения цены, HBA решения, которые предоставляют 16/ 8 внутренних или внешних SAS портов (технологии SAS2 6Гб/сек);
• Производительность 1 миллион IOPS с размером блока. 512 Байт и 800000 IOPS с размером блока 4Kбайта;
• Поддерживают недисковые устройства;
• Все модели имеют низкопрофильный размер LP/MD2 и используют MiniSAS-HD разъемы;
• Семейство использует 8x PCI-express Gen 3.0.
Сводная таблица для HBA 7-ой серии. 
Общий взгляд на ядро линейки продуктов с точки зрения поддержки функций RAID и HBA.
Информация предоставлена компанией Adaptec by PMC (Россия). Полный текст статьи можно найти на сайте Adaptec.
Другие статьи Тринити можно найтив хабе Тринити. Подписывайтесь!