SCSI wiecznie żywa

Serial Storage Architecture (SSA)

Standardem czerpiącym pomysły z rozwiązań SCSI jest także SSA - Serial Storage Architecture. Specyfikację SSA opracowała SCSI Trade Association, a jej druga nazwa brzmi: SCSI-3, wykorzystuje ją jednak głównie IBM. Czym SSA różni się od "zwykłego" SCSI?

O ile warstwa komend obu rozwiązań jest bardzo zbliżona, o tyle ich warstwy transportowe są zupełnie inne. SCSI wykorzystuje transmisję równoległą, podczas gdy w SSA dane są przesyłane szeregowo. Zmiana sposobu komunikacji z równoległej na szeregową ma wiele następstw. Po pierwsze, pozwala zrezygnować z kosztownej w sensie wydajności synchronizacji danych, przesyłanych różnymi przewodami, jak w SCSI. Po drugie, umożli- wia zwiększenie przestrzeni adresowej z 16 (SCSI) aż do 127 (SSA) urządzeń. Ma to także aspekt czysto użytkowy - zamiast szerokich taśm zawierających kilkadziesiąt przewodów, SSA wykorzystuje tylko 4 linie przewodów. Dwie z nich pracują w trybie odczytu, a dwie - zapisu. To, co być może zdziwi użytkownika rozwiązań SCSI, to fakt, że kable SSA nie wymagają terminacji.

Warto zwrócić uwagę, że w standardzie SSA konfiguracja połączeń jest prosta - nie wymaga "ręcznego nadawania" numerów urządzeniom oraz zmiany tych ustawień przy ich dodawaniu lub usuwaniu. W SSA wszystko odbywa się automatycznie. Każde urządzenie - kontroler lub dysk - jest wyposażone w dedykowany procesor, z fabrycznie przypisanym unikalnym adresem UID (podobnie jak adres MAC w kartach sieciowych), co umożliwia automatyczną rekonfigurację ustawień pętli w razie awarii dysku lub rozłączenia przewodów.

W rozwiązaniach SCSI i FC-AL występuje problem arbitrażu, czyli rozstrzygania, które z urządzeń może dokonać transmisji w danym momencie. Z takiej konstrukcji wynikają dwa rodzaje opóźnień. Pierwsze z nich to efekt czasu, jaki jest potrzebny na rozstrzygnięcie pierwszeństwa. Drugi rodzaj opóźnień to rezultat nieefektywnego zarządzania dostępnym pasmem - jeżeli jedno urządzenie nadaje, pozostałe milczą.

W SSA zastosowano inną koncepcję. Dwie podwójne wiązki kabli tworzą pętlę, do której podłączone są szeregowo wszystkie dyski i kontrolery. Kontroler zapisuje dane do pierwszego dysku, a ten podaje je pętlą dalej, do dysku docelowego. Dzięki istnieniu pętli w jednym momencie w transmisji może uczestniczyć więcej niż jedno urządzenie, co oznacza efektywniejsze wykorzystanie dostępnego pasma. Pętla stanowi także element bezpieczeństwa, na wypadek gdyby jeden z przewodów został odłączony - kontroler "najstarszy" numerem fabrycznym automatycznie zmieni domyślne ścieżki danych. Dyski macierzy wykorzystującej interfejs SSA można podzielić na grupy (tzw. domeny), które mogą być na stałe przypisane jednemu kontrolerowi - w ten sposób można zwiększyć sumaryczne pasmo transferu danych wewnątrz macierzy.

Pojawiają się głosy, jakoby IBM zamierzał zrezygnować ze wspierania interfejsu SSA. Firma jednak kategorycznie zaprzecza tym pogłoskom. Podkreśla, że SSA wciąż góruje nad obecnie używanymi rozwiązaniami Fibre Channel pod względem prędkości. Urządzenia SSA pozwalają osiągać transfer rzędu 160 MB/s, podczas gdy powszechnie używane rozwiązania FC umożliwiają przesyłanie danych z prędkością ok. 100 MB/s. Dopiero od niedawna na rynku pojawiły się urządzenia FC, pracujące z prędkością 200 MB/s.

Infiniband

Po wielu latach prób udoskonalania istniejących mechanizmów wejścia/wyjś-cia, przemysł komputerowy dopracował się nowego standardu I/O na miarę dzisiejszych oraz przyszłych potrzeb. Technologia Infiniband ma wszystkie cechy, których brak dotychczasowym rozwiązaniom.

Wyższość Infiniband nad PCI wynika z architektury. Współdzielenie magistrali PCI jest możliwe tylko dzięki mechanizmowi przerwań, który oprócz tego, że jest zawodny, stanowi wąskie gardło w komunikacji między komponentami systemu. W przeciwieństwie do PCI, Infiniband wykorzystuje szynę składającą się z niezależnych par kanałów fizycznych, działających w trybie punkt-punkt. Ponadto w ramach każdego kanału fizycznego można utworzyć do 15 niezależnych od siebie kanałów wirtualnych. Pary kanałów mogą nawet pracować asymetrycznie, odkładając potrzebne dane w pamięci podręcznej. Wszystko to znakomicie podnosi niezawodność architektury.

Kolejnym atutem jest przepustowość - kilkakrotnie większa niż w przypadku PCI. O ile górna granica możliwości PCI wynosi ok. 1 GB/s, o tyle Infiniband już w swojej pierwszej wersji oferuje rzeczywistą przepustowość rzędu od 0,5 (2 kanały) do 3 GB (12 kanałów) w obie strony jednocześnie. Wyjątkowa szybkość Infiniband wynika z faktu, że komunikacja odbywa się bezpośrednio między pamięciami urządzeń lub podsystemów na zasadzie punkt-punkt. Zaletą tej technologii jest bardzo duża skalowalność. Magistrale Infiniband można prawie dowolnie łączyć w układy równoległe - zarówno dla podniesienia łącznej przepustowości, jak i uzyskania nadmiarowości na wypadek awarii.

Niebagatelną cechą standardu Infiniband jest elastyczność. System ten wyjątkowo dobrze sprawdza się w roli technologii transportowej dla innych protokołów, umożliwiając konwergencję rozwiązań I/O z technologiami sieci SAN i LAN/WAN. Z tego właśnie powodu wiele osób sądzi, że technologia Infiniband nadaje się idealnie, jeżeli nie przede wszystkim, do budowy środowisk klastrowych. Szybki postęp prac nad rozwojem szczegółowych rozwiązań wykorzystujących Infiniband oznacza, że nie zostanie ona ograniczona do jednego czy dwóch zastosowań.

Dla przykładu, IETF prowadzi prace nad technologią SCSI over Infiniband, zwanej też SCSI RDMA - SCSI Remote Direct Memory Access. Drugi projekt IETF ma na celu stworzenie specyfikacji, pozwalającej wykorzystać zalety Infiniband do komunikacji IP. Założenia są bardzo ambitne - technologia ma pozwalać na obsługę przez Infiniband zarówno rodzimych, jak i enkapsulowanych pakietów IPv4 i IPv6.

Z wykorzystaniem Infiniband powstał jeszcze jeden standard - DAFS (Direct Access File System). To specyfikacja superszybkiego systemu plików wykorzystującego asynchroniczną komunikację na podstawie transpor- tu Infiniband lub Virtual Interface. Nowy standard był rozwijany pod egidą konsorcjum DAFS Collaborative (http://www.dafscollaborative.org). Pierwszy etap prac zakończył się we wrześniu 2001 r. wydaniem specyfikacji DAFS 1.0 i pakietu SDK.

DAFS nie jest kompatybilny z istniejącymi systemami plików, jednak jego wydajność, wynikająca m.in. z minimalizacji komunikacji procesów I/O z jądrem systemu operacyjnego, jest bardzo obiecująca.


TOP 200