Устройства управления и взаимодействия. 
Системы хранения данных

Стандарты и технологии взаимодействия компонентов компьютерных систем

Для взаимодействия компонентов вычислительного оборудования используются соответствующие стандарты, технологии, интерфейсы и аппаратные или аппаратно-программные устройства.

Для подключения устройств хранения информации (флеш-памяти, дисков, внешних дисков и оптических дисководов) к компьютеру или серверу используются различные интерфейсы.

Интерфейсы и стандарты ATA, IDE, EIDE, PATA, SATA

Наиболее ранним является параллельный интерфейс подключения накопителей к компьютеру (Advanced Technology Attachment, ATA). В стандарте ATA определен интерфейс между контроллером и накопителем, а также передаваемые по нему команды. Этот стандарт устанавливает максимальную длину плоского кабеля равной 46 см. Позже этот стандарт и технология стали называться встроенной электроникой управления диском (Integrated Drive Electronics, IDE). Дальнейшим развитием стандарта и технологии ATA стал стандарт SATA (Serial ATA — «последовательный ATA»), представленный в 2003 г. Стандарт и технология ATA стали называться PATA (Parallel ATA) по способу передачи данных по параллельному 40- или 80-жильному кабелю.

Стандарт EIDE (Enhanced IDE — расширенный IDE) позволяет использовать дисководы емкостью, превышающей 528 Мбайт, вплоть до 8,4 Гбайт. Термины IDE и EIDE часто употребляются вместо термина ATA.

Протокол и системный интерфейс SCSI

Для взаимодействия устройств вычислительной машины или аппарата и обмена информацией между ними используется системный интерфейс. В качестве пего применяются аппаратные устройства, имеющие встроенные процессоры ввода-вывода, называемые канатами. К таким интерфейсам также относятся технология и стандарт SCSI (Small Computer Systems Interface — системный интерфейс для малых компьютеров). Он используется не только для ПК, но и для всевозможных компьютерных систем. Этот интерфейс разработан для объединения па одной шине различных по своему назначению устройств. К ним относятся жесткие диски, накопители на магнитооптических дисках, ленточные накопители, сканеры и т. д.

Интерфейс предназначен для соединения устройств различных классов: памяти прямого и последовательного доступа, CD-ROM, оптических дисков однократной и многократной записи, устройств автоматической смены носителей информации, принтеров, сканеров, коммуникационных устройств и процессоров. Стандарт определяет не только физический интерфейс, но и систему команд, управляющих устройствами SCSI. В стандарте SCSI взаимодействие между аппаратами определяется как взаимодействие между инициатором и целевым устройством. Инициатор посылает команду целевому устройству, а оно затем отправляет ему ответ. Команды SCSI посылаются в виде блоков описания команды. Длина каждого блока может составлять 6, 10, 12, 16 байт или 32 байта.

Протокол iSCSI

Протокол интерфейса взаимодействия компонентов небольших компьютерных систем (Internet Small Computer System Interface, iSCSI) в основном используется для установления взаимодействия между компонентами систем хранения данных и управления данными этих систем. Он является протоколом транспортного уровня и базируется на интерфейсе SCSI, разработанном для управления взаимодействием подключенных к общей шине разнородных по своему назначению устройств. Протокол iSCSI основан па использовании протокола SCSI и протокола транспортного уровня IP, применяющегося в корпоративных сетях Ethernet.

Протокол SCSI управляет обменом блоками данных между сервером и хранилищем данных. Протокол iSCSI работает поверх протокола TCP/IP, при этом используется механизм инкапсуляции команд SCSI в пакеты протокола IP. Физически он представлен разъемом RJ-45 для подключения в сеть Ethernet. Протокол предусматривает использование одной и той же сетевой технологии как для локальной сети Ethernet, так и для сетей хранения данных.

Компонентами сети хранения данных, для которых применяется этот протокол, являются серверы, устройства хранения (диски, дисковые массивы), шлюзы, применяемые для передачи данных по этому протоколу. При этом используются обычные сетевые устройства (коммутаторы, маршрутизаторы) высокопроизводительной сети Ethernet, скорости передачи данных в которой составляют от 1 Гбит/с и 10 Гбит/с.

Технология iSCSI позволяет организовывать сети хранения данных на основе протокола IP без ограничения расстояний, благодаря чему устройства могут взаимодействовать в глобальном масштабе. Она является экономически выгодной, так как используется существующая IP-инфраструктура. К ее преимуществам относятся:

• — защищенность данных благодаря использованию резервных хранилищ данных, удаленных от основной системы хранения;
• — возможность наращивать объем систем хранения и вычислительной мощности серверов без остановки приложения;
• — возможность централизованного управления ресурсами путем объединения разрозненных дисков и дисковых массивов в единый дисковый пул в Ethernet;
• — повышенная надежность, обусловленная наличием многих путей передачи пакетов данных между серверами и хранилищами. Соединение будет установлено даже тогда, когда один из компонентов сети выйдет из строя.