HBA詳解 原創

2021-09-23 19:00:40 字數 2790 閱讀 6149

hba概述

主機匯流排介面卡(host bus adapter,hba)是乙個在伺服器和儲存裝置

間提供輸入/輸出(i/o)處理和物理連線的電路板和/或積體電路介面卡。因為hba減輕了主處理器在資料儲存和檢索任務的負擔,它能夠提高伺服器的效能。乙個hba和與之相連的磁碟子系統有時一起被稱作乙個磁碟通道。

我們知道,一台計算機內部多半由兩條匯流排串在起來(當然實際情況會有不同,這裡只討論常見的,簡單的情況),一條匯流排叫系統匯流排,一條叫i/o匯流排。系統匯流排上接了cpu,memory,cache什麼的,i/o匯流排上接的就是外圍裝置,現如今最常見的就是pci匯流排了。這兩條匯流排之間用橋接的晶元或者說電路連線起來。舉個形象的例子,就好比乙個城市裡,有兩條主幹道,一條屬於行政區,一條屬於商業區,中間有個環島,將兩條主幹道連線到了一起,系統匯流排就好比行政區裡的主幹道,而i/o匯流排就好比商業區的主幹道。系統匯流排和i/o匯流排的頻寬的單位都是以gbyte來記,但是顯而易見的是,行政區的主幹道和商業區的主幹道相比的話,前者肯定更「核心」,更寬,更順暢,設計的要求也高。

我們知道,在向公僕部門要求服務的時候,是要有一些介面的部門和程式的,而橋接晶元的作用就是連線和協調兩條匯流排的工作的。

雖然i/o匯流排的速度和系統匯流排的頻寬相比要低很多,但是好歹也是以g來計量的,而我們知道外圍裝置的速度,往往只有幾百兆,甚至幾十k而已,怎麼協調工作呢?好比賣煎餅果子攤子不能直接戳到城市主幹道上,怎麼辦?好辦,在主幹道邊上開個2000平公尺的小吃城,把攤子都收進去好了。那麼主機匯流排介面卡的作用也就是這個,我們就是要把外設組織起來,連線到i/o匯流排上去!hba就是指host和i/o bus直接的乙個介面卡,也好比乙個水管工常說的「雙通」。 

而hba的作用就是實現內部通道協議pci或sbus和光纖通道協議之間的轉換。

hba的重要性

在早期的san儲存系統中,伺服器與交換機的資料傳輸是通過光纖進行的,因為伺服器是把scsi指令傳輸到儲存裝置上,不能走普通lan網的ip協議,所以需要使用fc傳輸,因此這種san就叫fc-san,而後期出現了用ip協議封裝的san,可以完全走普通lan網路,因此叫做ip-san,其中最典型的就是現在熱門的iscsi。

這兩種方式都需要對資料塊進行繁重的讀包解包操作,因此高效能的san系統是需要在伺服器上安裝一塊專門負責解包工作以減輕處理器負擔的網絡卡,這種網絡卡大家就叫它hba卡,它除了執行解包工作外當然還可以提供乙個光纖介面(如果是iscsi hba卡就是提供普通的rj45介面)以用於跟對應的交換機連線;另外,hba物理上你可以把它當作網絡卡一樣插在pci或者pci-e槽位里,因此這種裝置的用法非常像一張網絡卡,很多人也就把它跟普通網絡卡或普通的光纖網絡卡混淆了。當然,有的iscsi hba卡就可以當作普通網絡卡來用,不過從**上考慮這是非常奢侈的。 

hba的原理

常見的伺服器和儲存裝置之間的資料通訊協議是ide,scsi和光纖通道。為了實現伺服器和儲存裝置之間的通訊,通訊的兩端都需要實現同樣的通訊協議。 儲存裝置上通常都有控制器,控制器實現了一種或幾種通訊協議,它可以實現ide,scsi或光纖通道等儲存協議到物理儲存裝置的操作協議之間的轉換。而伺服器的通訊協議是由擴充套件卡或主機板上的積體電路實現的,它負責實現伺服器內匯流排協議和ide,scsi等儲存協議的轉換。例如pc機中,一般主機板上都有ide協議的功能,ide磁碟控制器上有ide協議的功能。因此ide磁碟可以連線到pc機的ide連線線上。如果磁碟只支援scsi協議,那麼這種磁碟就不能直接與pc機連線。這時就需要在pc機擴充套件槽上插入一塊scsi卡,scsi磁碟可以與卡連線。scsi卡實現了pc匯流排到scsi的轉換。這種scsi卡實現的功能就是主機匯流排適配卡的功能。如果磁碟只支援光纖通道協議,那麼伺服器上就需要支援光纖通道協議,因為光纖通道的高速特性一般伺服器主機板都不支援,需要專門的主機匯流排適配卡。伺服器插入主機匯流排適配卡後,就可以與支援光纖通道的磁碟通過光纖通道連線了。

主機匯流排適配卡內部有乙個小的**處理器,一些記憶體作為資料快取以及連線光纖通道和匯流排的連線器件等。這個小的**處理器負責pci和光纖通道兩種協議的轉換。它還有其他的一些功能,初始化與光纖通道網路連線的伺服器端口,支援上層協議例如tcp/ip,scsi等,8b/10b的編碼解碼等。

光纖網絡卡和hba的關係

因傳輸協議的不同的,網絡卡可分為三種,一是乙太網卡,二是fc網絡卡,三是iscsi網絡卡。

乙太網卡:學名ethernet adapter,傳輸協議為ip協議,一般通過光纖線纜或雙絞線與乙太網交換機連線。介面型別分為光口和電口。光口一般都是通過光纖線纜來進行資料傳輸,介面模組一般為sfp(傳輸率2gb/s)和gbic(1gb/s),對應的介面為sc、st和lc。電口目前常用介面型別為rj45,用來與雙絞線連線,也有與同軸電纜連線的介面,不過現在已經用的比較少了。

fc網絡卡:一般也叫光纖網絡卡,學名fibre channel hba。傳輸協議為光纖通道協議,一般通過光纖線纜與光纖通道交換機連線。介面型別分為光口和電口。光口一般都是通過光纖線纜來進行資料傳輸,介面模組一般為sfp(傳輸率2gb/s)和gbic(1gb/s),對應的介面為sc和lc。電口的介面型別一般為db9針或hssdc。

iscsi網絡卡:學名iscsi hba,傳輸iscsi協議,介面型別與乙太網卡相同。

大家說的「光纖網絡卡」一般是指fc hba卡,插在伺服器上,外接儲存用的光纖交換機;而光口的乙太網卡一般都叫做「光纖乙太網卡」,也是插在伺服器上,不過它外接的是帶光口的乙太網交換機。

下表對這些網絡卡進行了總結

網絡卡名稱

對應關係

fc-hba(光纖網絡卡)

hba卡

iscsi-hba卡

rj45介面

乙太網卡

光纖介面的乙太網卡(光纖乙太網卡

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