Che cos'è un adattatore bus host

Un host bus adapter (HBA) è un componente critico di un sistema informatico che consente ai dispositivi di comunicare con un sistema operativo e l'unità di elaborazione centrale (CPU). La scheda madre del computer integra alcuni adattatori host integrati (ad es. adattatori di unità di storage) e altri componenti contengono il proprio HBA (ad es. schede di espansione video).

Che cos'è un adattatore bus host?

La CPU elabora tutto l'input e l'output di un computer, ma ogni componente ha bisogno di un host bus adapter per comunicare tra il sistema operativo e la CPU. Un host bus adapter fa parte di tutte le periferiche collegate al computer. Sia che si aggiunga una nuova unità di storage o si effettui l'upgrade della scheda video alla GPU più recente, tutti i componenti hanno un HBA integrato sulla scheda a circuito stampato o utilizzano l'HBA integrato con la scheda madre del computer.

I tipi di adattatori bus host dipendono dalle loro funzionalità. Un HBA comune per le unità di storage è un Serial Advanced Technology Attachment (SATA) e un HBA comune per le schede di rete è Ethernet. Il tipo utilizzato determina il modo in cui un componente comunica con il computer. Le schede SATA ed Ethernet richiedono cavi, ma altri componenti come una scheda video o una scheda audio si collegano agli slot di espansione sulla scheda madre.

Come funzionano gli adattatori bus host?

Considera l'adattatore host come un ponte di comunicazione tra l'ingresso dal sistema operativo e l'unità di elaborazione centrale. Ogni funzione passa attraverso la CPU e l'HBA è responsabile della creazione di un canale di comunicazione tra il componente e la CPU. La CPU elabora l'input dal componente e restituisce l'output che il componente può utilizzare e visualizzare all'utente tramite il sistema operativo. Senza HBA, il componente non sarebbe in grado di fornire le sue funzionalità al computer.

I produttori di componenti progettano le proprie schede di interfaccia per ottenere le massime performance e supportare le velocità e gli standard più recenti. Ad esempio, una scheda video ha diversi circuiti installati sulla scheda con HBA, GPU e connessioni di interfaccia (ad esempio, DisplayPort o HDMI). Altri circuiti installati sulla scheda gestiscono l'ingresso e l'uscita e la maggior parte dei componenti dispone di vari transistor, condensatori, diodi, sensori e resistenze per gestire l'alimentazione e i segnali elettronici.

Perché utilizzare un adattatore bus host?

Un computer deve disporre di un host bus adapter per ogni dispositivo di ingresso e uscita che comunica con il sistema operativo. I produttori di componenti integrano gli HBA con i propri dispositivi, quindi gli amministratori non devono preoccuparsi di avere un HBA compatibile con una nuova scheda di espansione. Alcuni componenti non sono dotati di un cavo di connessione, pertanto gli amministratori devono acquistare i cavi per collegare i dispositivi alla scheda madre del computer quando acquistano la scheda di espansione.

Ogni nuova generazione di adattatori bus host migliora le performance, ma in genere è retrocompatibile con le schede madri più vecchie. Ad esempio, la vecchia Small Computer System Interface (SCSI) è stata sostituita da SATA, ma i computer più vecchi potrebbero supportare entrambi i tipi di HBA. L'introduzione di SATA ha migliorato la velocità di trasferimento dei dati tra il sistema operativo e i dispositivi di storage.

Le vecchie generazioni di HBA potrebbero non essere più compatibili con le nuove generazioni di computer. Quando si acquista un componente informatico come un'unità di storage o una scheda video, il componente deve disporre dell'HBA appropriato per connettersi al computer. Ad esempio, un dispositivo di storage SATA più recente non può connettersi a un adattatore SCSI. Gli adattatori host più recenti migliorano le performance del computer in modo da poter essere scalati. L'aggiunta di nuovi componenti a un server lo scala in modo che possa supportare tecnologie e funzionalità più recenti.

Adattatori bus host per SAN

Un'azienda di grandi dimensioni o un data center potrebbe disporre di una rete ad area di storage (SAN ) per supportare diverse unità interconnesse per una grande capacità di storage. Una rete SAN utilizza Fibre Channel a performance elevate per i trasferimenti di dati tra server e unità di storage. I data center utilizzano le reti SAN per supportare i backup cloud dei clienti aziendali, il disaster recovery e i dati delle applicazioni. Un cliente enterprise potrebbe avere potenzialmente petabyte di trasferimenti di dati e una rete SAN fornisce la larghezza di banda e la velocità necessarie per supportare l'elaborazione istantanea.

Le schede in fibra installate in un ambiente SAN utilizzano un HBA per collegare le unità di storage alla rete. Un cavo in fibra collega la scheda di rete del dispositivo di storage alla rete in modo che i server e altre infrastrutture possano comunicare con la rete SAN. L'HBA per il dispositivo di storage può essere integrato nella scheda madre o può essere inserito in uno slot (ad esempio, uno slot PCI Express) sulla scheda madre di un server. Senza l'HBA, il cavo in fibra e la scheda di espansione non sarebbero in grado di comunicare con la rete.

Confronto tra HBA e SATA

Per i computer meno recenti, il supporto SATA integrato potrebbe non essere disponibile sulla scheda madre. Gli amministratori possono scegliere di installare una scheda di espansione in un server precedente per fornire il supporto SATA per le unità di storage che ne hanno bisogno (ad esempio, le unità a stato solido). Una scheda SATA viene installata in uno slot compatibile (ad esempio PCI Express) e fornisce supporto HBA per la tecnologia più recente.

La scheda SATA contiene un HBA e può supportare più unità di storage. Le unità SATA hanno ancora bisogno di un cavo SATA per collegarle alla scheda madre e alla scheda di espansione. I cavi SATA si collegano direttamente alle unità e alla scheda di espansione per facilitare la comunicazione tra l'unità e la CPU.

Controller HBA e RAID

Analogamente a una scheda SATA, un array ridondante di dischi indipendenti (RAID) richiede anche un HBA per facilitare la comunicazione tra unità, CPU e sistema operativo. Un HBA RAID è anche indicato come controller RAID e può essere trovato integrato direttamente su una scheda madre o come scheda di espansione separata. I controller RAID vengono utilizzati per più unità che interagiscono per supportare il failover dello storage, come RAID 1 utilizzato per il mirroring, o le letture e le scritture rapide come RAID 0.

Un controller RAID utilizzato per tutte le unità della raccolta RAID è una forma di HBA. L'HBA prende l'input dal sistema operativo e invia i dati all'unità per istruirla su cosa fare con l'input. Il recupero dei dati dallo storage RAID deve prima passare attraverso l'HBA per visualizzare l'output all'utente.

Conclusione

Quando si lavora con i server di un data center, l'amministratore che installa le schede di espansione sui server di rete si assicura che il componente disponga di HBA di ultima generazione per supportare la velocità di elaborazione e trasferimento dei dati. È possibile identificare gli HBA installati in un server osservando le specifiche del server. Le specifiche di solito identificano gli HBA e i sistemi operativi compatibili, se necessario.