CNA چیست؟ نحوه عملکرد Converged network adapters

  مراکز داده مدرن روز به روز در حال تحول هستند و به سمت ساده‌تر شدن، بهبود عملکرد و کاهش هزینه‌ها پیش می‌روند. همین عوامل موجب شده‌اند تا فناوری‌های نوآورانه‌ای در این راستا طراحی و تولید شوند. یکی از این فناوری‌های نوآورانه، آداپتور شبکه همگرا (CNA) است. CNA یا Converged network adapters اساساً نحوه مدیریت ترافیک شبکه و ذخیره‌سازی را متحول کرده است. در این مقاله به بررسی CNA، نحوه عملکرد، مزایا و محدودیت‌های آن می‌پردازیم. با ادامه این مطلب ما را همراهی کنید. 

CNA چیست؟

CNA (Converged Network Adapter) یا آداپتور شبکه همگرا که گاه از آن به عنوان C-NIC نیز یاد می‌شود، دستگاهی است که می‌تواند کار آداپتور HBA و NIC را با هم ادغام کند. یعنی دیگر نیازی نیست که مراکز داده این دو کارت را به صورت جداگانه روی سرور نصب کنند. در واقع، CNAها از ضرورت یکپارچه‌سازی ترافیک کانال فیبر و اترنت روی یک آداپتور واحد پدید آمدند و نیاز به کارت‌های جداگانه اختصاص داده شده به ذخیره‌سازی و شبکه را جایگزین کردند. این همگرایی موجب کاهش تعداد آداپتورهای فیزیکی، کابل‌ها و پورت‌های سوئیچ می‌شود و زیرساخت‌های اساسی را ساده می‌کند.

عملکرد اصلی یک CNA در توانایی آن در انتقال هم‌زمان داده‌های اترنت و کانال فیبر از طریق یک کابل واحد نهفته است که دسترسی به ذخیره‌سازی و اترنت را از طریق یک کارت واحد فراهم می‌کند. این امر با مدیریت پشته‌های پروتکل TCP/IP و استوریج، مانند FCoE یا iSCSI، محقق می‌شود. ادغام این عملکردها به CNAها اجازه می‌دهد تا انواع مختلف ترافیک شبکه، از جمله ذخیره‌سازی، داده و پروتکل‌های ارتباطی را از طریق تنها یک اتصال فیزیکی مدیریت کنند.

چگونه از CNA استفاده کنیم؟

استفاده از یک آداپتور شبکه همگرا (CNA) در درجه اول شامل پیکربندی مناسب در محیط شبکه می‌شود. برای راه‌اندازی اولیه آداپتور شبکه در سیستم عامل دستگاه شبکه باید پیکربندی شود و تنظیمات شبکه مربوطه نیز به درستی تنظیم گردد. این فرایند تضمین می‌کند که CNA آماده مدیریت کارآمد ترافیک داده و ذخیره‌سازی در شبکه است. بسته به نوع CNA، ممکن است نرم‌افزار یا درایورهای اضافی برای عملکرد بهینه لازم باشد و تأیید سازگاری آنها با سیستم عامل دستگاه شبکه قبل از نصب بسیار مهم است.

برای محیط‌هایی که از VMware استفاده می‌کنند، می‌توان از دستورات خاصی مانند esxcfg-module برای پیکربندی پارامترهای درایور CNA استفاده کرد. در شبکه‌های ذخیره‌سازی (SAN)، عملکرد CNA فقط در صورتی کاملاً در دسترس است که موارد لازم برای مدیریت کانال فیبر نصب شده باشد. همین امر نشان می‌دهد که توجه به جزئیات پیکربندی سیستم برای استفاده از CNAها بسیار اهمیت دارد. 

علاوه بر این، برخی از CNAها از ویژگی‌هایی مانند پارتیشن‌بندی شبکه در سطح آداپتور (NPAR) یا پارتیشن‌بندی مستقل از سوئیچ (Switch Independent Partitioning) پشتیبانی می‌کنند. این پارتیشن‌بندی، نیاز به نصب چندین آداپتور شبکه و ذخیره‌سازی فیزیکی اختصاص داده شده به برنامه‌های خاص سرور یا سایر وظایف را از بین می‌برد و زیرساخت را ساده‌تر کرده و استفاده از منابع را به حداکثر می‌رساند. در مجموع، استقرار موفقیت‌آمیز یک CNA نیاز به برنامه‌ریزی دقیق و تخصص دارد و باید از پیکربندی مناسب و ادغام یکپارچه در زیرساخت شبکه موجود اطمینان حاصل شود. 

یک CNA از چه پروتکل‌هایی پشتیبانی می‌کند؟

پروتکل‌های اصلی پشتیبانی شده توسط یک CNA عبارت‌اند از:

• اترنت
• کانال فیبر روی اترنت (FCoE)
• آی اسکازی (iSCSI)

این پروتکل‌ها به CNAها اجازه می‌دهند وظایف خود همچون یکپارچه‌سازی ارتباط شبکه و دسترسی به ذخیره‌سازی را بهتر اجرا کنند. 

مزایای استفاده از CNA

استفاده از CNA مزایای متعددی را به همراه دارد که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• ساده کردن زیرساخت‌ها و کاهش پیچیدگی طراحی شبکه‌ای
• کاهش تعداد آداپتورها، کابل‌ها و پورت‌های سوئیچ
• مدیریت و نگهداری آسان‌تر زیرساخت‌ها
• کاهش هزینه‌ها
• کاهش مصرف برق
• بهبود عملکرد و کاهش فشار بر CPU سرور و سایر منابع
• مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری بهبود یافته
• پشتیبانی از مجازی‌سازی
• استفاده کارآمد از منابع

معایب استفاده از CNA

در حالی که آداپتورهای شبکه همگرا مزایای قابل‌توجهی دارند، معایب و محدودیت‌های خاصی هم دارند که سازمان‌ها قبل از استفاده از این لوازم باید آن‌ها را در نظر بگیرند. این موارد عبارت‌اند از:

• افزایش پیچیدگی در راه‌اندازی اولیه
• ریسک‌های امنیتی به دلیل ادغام چندین شبکه در یک زیرساخت واحد
• ازکارافتادن بخش‌های متعدد سیستم به دلیل خراب شدن تنها یک بخش
• سازگار نبودن برخی از محیط‌های شبکه‌ای با CNAها
• نیازمند سرمایه‌گذاری اولیه بالاتر

کاربردهای CNA

آداپتورهای شبکه همگرا (CNAs) کاربردهای مختلفی در محیط‌های گوناگون دارند و می‌توان از آن‌ها در موارد زیر استفاده کرد:

• مراکز داده و بالا بردن سرعت انتقال داده و ذخیره‌سازی
• محیط‌های مجازی
• محاسبات ابری
• محاسبات با کارایی بالا (HPC)
• سیستم‌های مدیریت پایگاه داده
• شبکه‌های سازمانی

کارت رابط شبکه (NIC) و ارتباط آن با CNA

کارت رابط شبکه یک قطعه سخت‌افزاری است که روی کامپیوتر نصب می‌شود و آن را به شبکه متصل می‌کند. وظیفه اصلی آن مدیریت بسته‌های داده اترنت و ایجاد اتصال شبکه است. CNA نیز نوع پیشرفته‌ای از NIC یا کارت رابط شبکه است که با کارت دیگری ترکیب شده است. در جدول زیر می‌توانید تفاوت‌های NIC و CNA را مشاهده کنید:

HBA و رابطه آن با CNA

Host Bus Adapter (HBA) یا ‌آداپتور گذرگاه میزبان یک برد الکترونیکی یا فیزیکی است که پردازش ورودی/خروجی (I/O) را امکان‌پذیر می‌کند. همچنین یک اتصال فیزیکی بین گذرگاه ورودی/خروجی سرور یا هاست و دستگاه‌های ذخیره‌سازی موجود در یک سیستم استوریج (مانند SAN یا DAS) فراهم می‌کند. 

HBAها در درجه اول برای پروتکل‌های کانال فیبر (FC)، iSCSI و Serial Attached SCSI (SAS) استفاده می‌شوند و هدف اصلی آنها رهایی ریزپردازنده هاست از وظایف سنگینی مثل ذخیره‌سازی و بازیابی داده‌ها است.

برخلاف NICها یا CNAها، HBAهای سنتی مجهز به قابلیت‌های اترنت داخلی نیستند. از آنها در محیط‌های ذخیره‌سازی استفاده می‌شود که نیاز به کارایی بالا، تأخیر کم و توان عملیاتی زیاد دارند. پیش‌تر اشاره کردیم که یک آداپتور شبکه همگرا وظایف یک HBA را هم انجام می‌دهد. این ادغام به یک CNA اجازه می‌دهد تا از یک کارت واحد به هر دو فضای ذخیره‌سازی (از طریق قابلیت HBA) و اترنت (از طریق قابلیت NIC) دسترسی داشته باشد. در جدول زیر می‌توانید تفاوت‌های HBA و CNA را مشاهده کنید.

سخن نهایی

یکی از مهم‌ترین لوازمی که موجب تحول فناوری مراکز داده شده و نحوه طراحی و مدیریت زیرساخت‌های شبکه و ذخیره‌سازی را تغییر داده است، CNA است. با پیشرفت فناوری، تولید قطعات و سخت‌افزارها به سمت کاهش تعداد سیم‌ها و مدیریت بهتر فضا پیش می‌رود. آداپتور شبکه همگرا نیز راه‌حلی بی‌نظیر برای بهینه‌سازی کارایی، کاهش پیچیدگی و کاهش هزینه‌ها در محیط‌های فناوری اطلاعات مدرن است. شما چه قطعه دیگری را می‌توانید معرفی کنید که وظایف چند سخت‌افزار را با هم ادغام می‌کند؟ لطفاً نظرات و تجربیات خود را در بخش دیدگاه با ما در میان بگذارید.

سوالات متداول