HBA چیست؟ کاربرد کارت HBA و انواع آن

آداپتورهای مختلفی برای اتصال کامپیوتر به دستگاه‌های مختلف وجود دارد. یکی از این آداپتورها HBA نام دارد. HBAها کامپیوترهای میزبان را به دستگاه‌های ذخیره‌سازی متصل و انتقال کارآمد داده‌ها را تضمین می‌کنند. HBAها نقشی اساسی در محاسبات با کارایی بالا و مجازی‌سازی ایفا می‌کنند. به همین دلیل هم درک نحوه کارکرد و انواع HBAها یا آداپتور گذرگاه میزبان برای پیشروی با معماری‌های مدرن IT حیاتی است. در این مقاله می‌خواهیم آداپتور گذرگاه میزبان (HBA)، انواع و کارکردهای آن را بررسی کنیم. با ادامه این مطلب ما را همراهی کنید.

HBA چیست؟

HBA مخفف ‌ Host Bus Adapter به معنای آداپتور گذرگاه میزبان است. آداپتور گذرگاه میزبان به عنوان پلی بین سیستم داخلی کامپیوتر و دستگاه‌های ذخیره‌سازی خارجی عمل می‌کند. فرض کنید این پل، ارتباط بین ورودی سیستم‌عامل و واحد پردازش مرکزی را فراهم می‌کند. از آنجایی که هر عملکرد سیستم از طریق CPU انجام می‌شود، HBA مسئول ایجاد یک کانال ارتباطی بین یک قطعه و CPU است. 

CPU ورودی قطعه را پردازش می‌کند و خروجی لازم را به آن قطعه برمی‌گرداند تا آن بخش از سیستم بتواند آن چیزی را که باید، از طریق سیستم‌عامل به کاربر نمایش دهد. بدون HBA، قطعه نمی‌تواند عملکرد خود به رایانه ارائه دهد. تولیدکنندگان قطعات، کارت‌های رابط خود را برای حداکثر عملکرد طراحی می‌کنند. به گونه‌ای که از آخرین سرعت‌ها و استانداردها پشتیبانی کنند. 

به عنوان مثال، یک کارت گرافیک دارای چندین مدار نصب شده روی برد با HBA، GPU و اتصالات رابط (مانند DisplayPort یا HDMI) است. مدارهای دیگر نصب شده روی برد، ورودی و خروجی را مدیریت می‌کنند و اکثر قطعات دارای ترانزیستورها، خازن‌ها، دیودها، حسگرها و مقاومت‌های مختلفی برای مدیریت سیگنال‌های برق و الکترونیکی هستند.

با استفاده از این آداپتور ارتباط مستقیم و لازم برای انتقال روان داده‌ها تسهیل می‌گردد. این امر برای مدیریت کارآمد داده‌ها بسیار مهم است. محیط‌های محاسباتی با کارایی بالا برای عملکرد بهینه به این مؤلفه متکی هستند. این آداپتور از انواع مختلفی از پروتکل‌ها از Fibre Channel و Serial-Attached SCSI پشتیبانی می‌کند.

چرا باید از آداپتور HBA استفاده کنیم؟

یک کامپیوتر باید برای هر دستگاه ورودی و خروجی که با سیستم‌عامل ارتباط برقرار می‌کند، یک آداپتور HBA داشته باشد. تولیدکنندگان قطعات، HBAها را با دستگاه‌های خود ادغام می‌کنند، بنابراین خریداران نیازی نیست در مورد سازگاری HBA با کارت توسعه جدید نگرانی داشته باشند. البته برخی از قطعات با کابل اتصال ارائه نمی‌شوند، بنابراین خریداران باید هنگام خرید برد توسعه، کابل‌هایی را برای اتصال دستگاه‌ها به مادربورد کامپیوتر خریداری کنند.

نکته‌ای که باید به آن توجه کنید این است که نسل‌های قدیمی‌تر HBA ممکن است دیگر با نسل‌های جدیدتر رایانه‌ها سازگار نباشند. وقتی یک قطعه کامپیوتری مانند درایو ذخیره‌سازی یا کارت گرافیک می‌خرید، آن قطعه باید HBA مناسب برای اتصال به رایانه شما را داشته باشد.

آداپتور گذرگاه میزبان چگونه کار می‌کند؟

آداپتور گذرگاه میزبان از طریق اسلات‌های خاصی که روی مادربورد قرار دارند، به سیستم‌ها متصل می‌شود. این اسلات‌ها به آداپتور اجازه می‌دهند تا مستقیماً با معماری گذرگاه رایانه ارتباط برقرار کند. ‌ این اتصال تضمین می‌کند که داده‌ها به طور یکپارچه بین سیستم میزبان و دستگاه‌های ذخیره‌سازی جریان می‌یابند. آداپتور گذرگاه میزبان ترافیک داده‌ها را مدیریت می‌کند و بار کاری روی پردازنده اصلی را کاهش می‌دهد. این مدیریت منجر به بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم می‌شود.

Host Bus Adapter نقش حیاتی در فرایندهای انتقال داده ایفا می‌کند. در واقع، یک HBA فرمت داده‌ها را بین سیستم هاست و دستگاه‌های ذخیره‌سازی تبدیل می‌کند. این تبدیل فرمت موجب سازگاری و ارتباط کارآمد می‌شود. این گونه دسترسی سریع‌تر به داده‌ها و یکپارچگی تضمین می‌گردد.

پروتکل‌های رایج مورد استفاده توسط HBAها

HBAها از طیف وسیعی از پروتکل‌ها برای تطبیق با محیط‌های ذخیره‌سازی و شبکه‌های مختلف پشتیبانی می‌کنند. این پروتکل‌ها عبارت‌اند از:

• فیبر کانال
• Serial-Attached SCSI (SAS)
• iSCSI

هر کدام از این پروتکل‌ها مزایای خاص خود را دارند و موجب ارتقای گستره کارکرد HBA می‌شوند. در ادامه هر کدام از این پروتکل‌ها را بررسی می‌کنیم.

کانال فیبر

یک آداپتور Fibre Channel HBA اتصال و انتقال داده‌ها را بین دستگاه‌های یک شبکه ذخیره‌سازی (SAN) مبتنی بر FC امکان‌پذیر می‌کند. یک HBA FC می‌تواند یک سرور میزبان را به یک سوئیچ یا دستگاه ذخیره‌سازی متصل کند، چندین سیستم ذخیره‌سازی را به هم متصل کند، یا چندین سرور را هنگامی که هم به عنوان هاست اپلیکیشن و هم به عنوان سیستم ذخیره‌سازی استفاده می‌شوند، به هم متصل کند. در واقع، نرم‌افزار مدیریت SAN، آداپتور گذرگاه میزبان را به عنوان آن نقطه اتصال موردنیاز شناسایی می‌کند.

معمولاً تولیدکنندگان FC HBA محصولات خود را مطابق با افزایش نرخ داده فناوری شبکه FC به‌روزرسانی می‌کنند. این موارد برای اولین بار در سال 1997 تولید شدند. در ابتدا کارت‌های FC HBA با نرخ داده ۱ گیگابیت بر ثانیه (Gbps) وارد بازار شدند. اما سرعت‌ها با ارائه هر نسل جدید دو برابر شدند:

• ۲ گیگابیت بر ثانیه (Gen 2)
• ۴ گیگابیت بر ثانیه (Gen 3)
• ۸ گیگابیت بر ثانیه (Gen 4)
• ۱۶ گیگابیت بر ثانیه (Gen 5)
• ۳۲ گیگابیت بر ثانیه (Gen 6)
• ۶۴ گیگابیت بر ثانیه (Gen 7)

با پیشرفت تکنولوژی سرعت‌های بالاتر FCها هم تولید خواهد شد. شرکت‌های بزرگی این محصولات را ارائه می‌دهند، از جمله:

• Marvell QLogic
• Emulex
• Atto Technology
• Hewlett Packard Enterprise (HPE)

ویژگی‌های FC HBAها:

• اتصال به شبکه‌های ذخیره‌سازی کانال فیبر (FC)
• پورت چندگانه (تک، دوگانه، چهارگانه)
• سرعت بالای انتقال داده (از ۱ گیگابیت بر ثانیه تا ۶۴ گیگابیت بر ثانیه و بالاتر)
• پشتیبانی از رابط PCI Express (PCIe)
• آفلود سخت‌افزار برای پروتکل کانال فیبر
• پشتیبانی از مجازی‌سازی (مجازی‌سازی N_Port ID - NPIV)
• پشتیبانی از پروتکل FC-NVMe
• قابلیت‌های یکپارچگی داده‌ها و بررسی خطا
• ادغام ابزارهای مدیریتی و تشخیصی
• قابلیت‌های اتصال و تعویض سریع
• پشتیبانی از توپولوژی چندگانه 
• مصرف برق پایین و راندمان انرژی
• سازگاری با سیستم‌عامل‌های مختلف
• فناوری‌های بهبود یافته QoS و اولویت‌بندی ترافیک
• توان عملیاتی بالا و تأخیر کم
• انتقال امن داده‌ها در SANهای سطح سازمانی
• عملکرد مقیاس‌پذیر برای نیازهای رو به رشد مرکز داده
• مدیریت و منطقه‌بندی ساده SAN
• قابلیت رمزگذاری و امنیت سرتاسری
• بهینه‌سازی‌شده برای ترافیک ذخیره‌سازی
• پیچیدگی شبکه‌ای کمتر در مقایسه با اترنت برای ذخیره‌سازی
• پشتیبانی از پروتکل‌های ذخیره‌سازی نسل بعدی مانند FC-NVMe

آداپتورهای SCSI/SCSI HBA

فناوری SCSI مخفف عبارت Small Computer System Interface است. این فناوری به کامپیوترها اجازه می‌دهد تا با دستگاه‌های جانبی ارتباط برقرار کنند. SCSI HBAها سرورها را با استفاده از این رابط به دستگاه‌های ذخیره‌سازی متصل می‌کنند. در واقع، یک SCSI HBA یا آداپتور SCSI، اتصال و انتقال داده بین یک میزبان و یک دستگاه جانبی یا سیستم ذخیره‌سازی را مطابق با مجموعه‌ای از SCSI برای اتصالات ورودی/خروجی تسهیل می‌کند. این اتصال از انتقال و مدیریت کارآمد داده‌ها پشتیبانی می‌کند.

• ویژگی‌های SCSI HBA:
• انتقال داده با سرعت بالا
• پشتیبانی از چندین دستگاه روی یک گذرگاه
• کاهش بار پردازنده برای افزایش عملکرد سیستم
• تسهیل ارتباط کارآمد بین دستگاه‌های میزبان و هدف
• سازگاری با پیکربندی‌های مختلف سرور و ذخیره‌سازی

HBAهای SAS و SATA

SAS مخفف Serial-Attached SCSI است، و SATA مخفف Serial Advanced Technology Attachment است. کارت‌های HBA SAS از چندین دستگاه پشتیبانی می‌کنند و سرعت بالاتری ارائه می‌دهند. کارت‌های HBA SATA مقرون‌به‌صرفه‌تر و برای درایوهای تکی مناسب‌تر هستند. هر دوی این موارد نیازهای متفاوتی را در راه‌حل‌های ذخیره‌سازی برآورده می‌کنند.

کارت‌های HBA از نوع SAS در محیط‌های سازمانی استفاده می‌شوند. این آداپتورها از سیستم‌های ذخیره‌سازی در مقیاس بزرگ پشتیبانی می‌کنند. کارت‌های HBA از نوع SATA برای محاسبات شخصی و مشاغل کوچک بهتر هستند. کارت‌های HBA از نوع SAS و SATA سرورها را به دستگاه‌های ذخیره‌سازی SAS (Serial Attached SCSI) و SATA (Serial ATA) متصل می‌کنند و امکان انتقال و مدیریت داده‌ها را فراهم می‌سازند.

ویژگی‌های کارت‌های HBA از نوع SAS و SATA:

• پشتیبانی از دستگاه‌های SAS و SATA
• پورت‌های چندگانه (داخلی یا خارجی یا هر دو)
• نرخ انتقال داده: معمولاً ۱.۵، ۳، ۶، ۱۲ یا ۲۴ گیگابیت بر ثانیه در هر پورت
• پشتیبانی از پروتکل‌هایی مانند SSP، SMP، STP و SATA
• مدیریت پیشرفته برق
• بررسی خطا با CRC سرتاسری و مدل محافظت T-10
• پشتیبانی از اتصالات چندمسیره

مزایای استفاده از HBA

استفاده از آداپتورهای گذرگاه میزبان مزایایی دارند که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• تأثیر بر سرعت انتقال داده

Host Bus Adapters (HBAs) سرعت انتقال داده را به طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهند. همان طور که پیش‌تر اشاره کردیم، HBAها ارتباط مستقیم بین سیستم‌های میزبان و دستگاه‌های ذخیره‌سازی را تسهیل می‌کنند. این اتصال مستقیم، تأخیر در تبادل داده‌ها را به حداقل می‌رساند. انتقال داده با سرعت بالا، کارایی کلی سیستم را افزایش می‌دهد.

• کاهش گلوگاه‌های سیستم

HBAها نقش حیاتی در کاهش گلوگاه‌های سیستم ایفا می‌کنند. پیش‌تر توضیح دادیم که این آداپتورها بار کاری پردازنده را کاهش می‌دهند. این کاهش فشار منجر به روان‌تر شدن عملیات سیستم می‌شود. 

• گسترش قابلیت‌های شبکه

HBAها با پشتیبانی از پروتکل‌های متنوع، قابلیت‌های شبکه را گسترش می‌دهند. این آداپتورها امکان ادغام یکپارچه با شبکه‌های ذخیره‌سازی مختلف را فراهم می‌کنند. قابلیت اتصال چندین دستگاه، انعطاف‌پذیری شبکه را افزایش می‌دهد. به طور کلی، HBAها موجب ساده‌سازی زیرساخت‌های پیچیده فناوری اطلاعات می‌شوند.

• پشتیبانی از چندین دستگاه

HBAها از چندین دستگاه در یک سیستم واحد پشتیبانی می‌کنند. این قابلیت، راهکارهای ذخیره‌سازی مقیاس‌پذیر را امکان‌پذیر می‌سازد. با توجه به این مزیت، شرکت‌ها می‌توانند حجم زیادی از داده را به شکلی کارآمد مدیریت کنند. علاوه بر این، ارتقای حجم کاری بدون افت عملکرد نیز امکان‌پذیر می‌گردد. 

کاربردهای آداپتور گذرگاه میزبان

به طور کلی، می‌توان از HBAها در کسب و کارها، سازمان‌ها و... مختلفی استفاده کرد. در ادامه کاربرد این آداپتورها را در مراکز مختلف توضیح می‌دهیم.

کاربرد HBA در مراکز داده

آداپتورهای گذرگاه میزبان نقشی محوری در راهکارهای ذخیره‌سازی مراکز داده ایفا می‌کنند. HBAها سرورها را به شبکه‌های ذخیره‌سازی متصل می‌کنند و انتقال کارآمد داده‌ها را امکان‌پذیر می‌سازند. اتصال مستقیم ارائه شده توسط HBA ها، موجب ارتقای سرعت ارتباط بین سیستم‌ها می‌شود. این ویژگی، موجب بهبود عملکرد راهکارهای ذخیره‌سازی می‌شود. علاوه بر این، از آنجایی که HBAها از پروتکل‌های مختلفی مانند کانال فیبر و SAS پشتیبانی می‌کنند، در محیط‌های ذخیره‌سازی متنوعی کاربرد پیدا می‌کنند و موجب بهبود استفاده از منابع می‌شوند.

دیگر کاربرد این آداپتور در دیتاسنترها، تسهیل عملیات در مقیاس بزرگ است. مراکز داده برای تسهیل عملیات در مقیاس بزرگ به HBAها متکی هستند. HBAها اتصال لازم برای مدیریت حجم عظیمی از داده‌ها را فراهم می‌کنند. توانایی پشتیبانی از چندین دستگاه به مراکز داده اجازه می‌دهد تا بارهای کاری را به طور یکپارچه مقیاس‌بندی کنند. ‌در واقع، بدون به خطر انداختن عملکرد، می‌توان حجم کاری را افزایش داد و در عین حال، آن را مدیریت کرد و بهره‌وری عملیاتی را ارتقا بخشید. 

کاربردهای HBA در سازمان‌ها

شرکت‌ها از HBAها برای پشتیبانی از اپلیکیشن‌های کاربردی حیاتی مناسب کسب و کارها استفاده می‌کنند. با توجه به ارتباط قابل‌اعتمادی که HBAها بین سرورها و دستگاه‌های ذخیره‌سازی فراهم می‌کنند، برنامه‌های کاربردی کسب و کارها به شکلی روان اجرا می‌گردند و کارآمد عمل می‌کنند. 

کاربرد دیگر HBAها در محیط‌های سازمانی، تضمین یکپارچگی و امنیت داده‌ها است. اتصال مستقیم ارائه شده توسط HBAها، خطر از دست دادن داده‌ها را در حین انتقال به حداقل می‌رساند. در عین حال، امنیت داده‌ها نیز بیش از پیش حفظ می‌گردد.

تفاوت HBA با دیگر آداپتورها و کارت‌های رابط

آداپتورها و کارت‌های رابط دیگری هم در بازار موجود هستند. آداپتورهای شبکه مانند NICها، کنترلرهای RAID، آداپتورهای iSCSI، CNAها، HCAها، RoCE و InfiniBand دستگاه‌هایی تخصصی برای اتصال کامپیوترها به شبکه‌ها یا استوریج‌ها هستند. هر کدام از این‌ها برای عملکردها و پروتکل‌های خاصی بهینه شده‌اند. این آداپتورها در مواردی چون نقش شبکه‌سازی، ذخیره‌سازی و... با هم متفاوت هستند. در ادامه هر کدام از این آداپتورها را به طور خلاصه توضیح می‌دهیم و سپس تفاوت آن‌ها را با HBA بررسی می‌کنیم.

کارت رابط شبکه NIC

Network Interface Card (NIC) سخت‌افزاری است که یک کامپیوتر را به یک شبکه متصل می‌کند و انتقال داده را با استفاده از اترنت یا وای‌فای امکان‌پذیر می‌سازد و اتصال شبکه را بهبود می‌بخشد. پس می‌توان گفت که NICها بر اتصال شبکه و انتقال داده تمرکز دارند. NICها از پروتکل‌های اترنت برای ارتباط شبکه استفاده می‌کنند. به طور کلی کارت‌های شبکه (NIC) برای کارهای عمومی شبکه ایدئال هستند. شبکه‌های خانگی و شبکه‌های محلی اداری معمولاً از NICها استفاده می‌کنند.

رید کنترلر

RAID Controller می‌تواند یک سخت‌افزار یا حتی یک نرم‌افزار باشد که چندین هارددیسک (HDD یا SSD) را مدیریت می‌کند تا آرایه‌های ذخیره‌سازی منطقی را برای افزونگی یا بهبود عملکرد و تحمل خطا ایجاد کنند. این دستگاه درایوهای فیزیکی را در پیکربندی‌های RAID خلاصه می‌کند و محافظت از داده‌ها و دسترسی سریع‌تر را تضمین می‌کند.

رید کنترلرها برای سناریوهایی که نیاز به افزونگی و یکپارچگی داده دارند، مناسب هستند. شرکت‌ها از RAID controllerها برای محافظت از داده‌ها استفاده می‌کنند. انتخاب بین HBA و رید کنترلر به نیازهای ذخیره‌سازی و اهداف کار سازمان یا گروه بستگی دارد.

آداپتور Internet SCSI (iSCSI)

آداپتور Internet SCSI (iSCSI) دستگاهی است که ارسال دستورات SCSI را از طریق شبکه‌های IP تسهیل و امکان دسترسی به فضای ذخیره‌سازی را از طریق TCP/IP فراهم می‌کند. این دستگاه در دو حالت سخت‌افزاری و نرم‌افزاری قابل استفاده است. 

آداپتور شبکه همگرا (CNA)

آداپتور شبکه همگرا (CNA) قابلیت‌های یک Ethernet NIC را با Fibre Channel HBA ترکیب می‌کند. این دستگاه از ترافیک ذخیره‌سازی (مانند FCoE، iSCSI) و ترافیک اترنت موجود روی یک رابط پشتیبانی می‌کند و بار اضافی سخت‌افزاری و مدیریتی را کاهش می‌دهد.

آداپتور InfiniBand

آداپتور InfiniBand یک سخت‌افزار تخصصی برای مدیریت شبکه‌ها است که مطابق با استانداردهای InfiniBand طراحی شده است. این آداپتور اتصالات switched fabric با پهنای باند بالا و تأخیر کم را برای دیتاسنترها و HPCها فراهم می‌کند. 

آداپتور RoCE

RoCE امکان دسترسی مستقیم و از راه دور به حافظه (RDMA) را از طریق شبکه‌های اترنت فراهم می‌کند. از دیگر وظایف آن، انتقال سریع و کم تأخیر داده‌ها، مستقیماً بین حافظه‌های سرور بدون دخالت CPU است و از اترنت بدون اتلاف بهره می‌برد.

آداپتور HCA

HCA یک کارت رابط شبکه تخصصی است که یک کامپیوتر میزبان، مانند یک سرور را به یک شبکه یا فابریک InfiniBand متصل می‌کند. این کارت پردازش بسته‌ها، از جمله ایجاد و تفسیر بسته‌های InfiniBand، انتقال دسترسی مستقیم به حافظه (DMA) و عملیات دسترسی مستقیم به حافظه از راه دور (RDMA) را مدیریت می‌کند. علاوه بر این، اتصال قابل اعتماد و کارآمد بین میزبان‌ها و منابع ذخیره‌سازی یا محاسباتی فراهم می‌گردد.

این که کدام یک از این آداپتورها را انتخاب کنید، به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

• هدف و نیاز سازمان، کسب و کار و...
• الزامات عملکردی لازم برای پیشبرد عملیات
• سازگاری با دیگر قطعات و اجزا
• ویژگی‌های تخلیه بار و پشتیبانی از پروتکل
• فرم فاکتور و اتصالات
• بودجه

سخن نهایی

در این مقاله به بررسی آداپتور گذرگاه میزبان یا HBA پرداختیم و آن را با دیگر انواع آداپتورها مقایسه کردیم. آداپتور HBA انواع مختلفی دارد و هر کدام نیازهای خاصی را برطرف می‌کنند. در صورت داشتن هر گونه سؤال در این زمینه و نحوه انتخاب بهترین نوع، می‌توانید با شماره پشتیبانی تسکا تماس حاصل کنید و با متخصصان ما مشورت کنید.

سوالات متداول