Что такое современный HBA?

HBA (Host Bus Adapter) - контроллер ввода-вывода, через который сервер общается с накопителями или с сетью хранения данных. Бывают HBA для дисков (SAS, SATA и NVMe) и HBA для Fibre Channel, которыми сервер подключают к SAN. Дисковый HBA отдаёт накопители операционной системе как есть: Windows Server, Linux или VMware ESXi сразу видят их как блочные устройства, без создания массивов на контроллере.

Если упрощать: HBA для дисков - то же, что сетевая карта для Ethernet. Только вместо пакетов гоняет SCSI-команды. Разберёмся, какие HBA бывают, чем отличаются и на что смотреть при выборе. Чем HBA отличается от RAID-контроллера и когда брать какой - подробно в статье HBA или RAID-контроллер.

Типы HBA

HBA делятся на три категории:

Встроенные (on-board). Распаяны прямо на материнской плате или стоят мезонином от производителя сервера. Типичный пример - контроллеры в бюджетных 1U-серверах. Ограничения: обычно до 8 портов SAS/SATA, чаще SAS-3 или просто SATA, поменять контроллер отдельно от платы нельзя. Для загрузочных дисков и небольшого хранилища этого хватает, для полок и NVMe - нет.

Дискретные HBA (add-in card). Устанавливаются в слот PCIe. Актуальные модели работают с SAS-3 (12 Гбит/с) и SAS-4 (24G, 22,5 Гбит/с), поддерживают SATA III, а в исполнении tri-mode - ещё и NVMe-накопители на тех же портах. Типичные представители - Broadcom (бывший LSI) серий 9500, 9600 и 9700 и Microchip Adaptec HBA 1200 и SmartHBA 2200.

RAID-адаптер с режимом HBA (IT-mode / JBOD-mode). Многие аппаратные RAID-контроллеры умеют отдавать диски напрямую в ОС. Удобно, когда массив собирает программный RAID (ZFS, mdadm, Storage Spaces Direct) и аппаратный кэш с суперконденсатором не нужен. Для платформ Intel есть ещё один вариант - настройка RAID-массива Intel VROC через BIOS: он работает с NVMe без отдельного контроллера.

Порты и разъёмы

Физические коннекторы на HBA зависят от назначения - внутреннее подключение к бэкплейну, внешнее к JBOD-полке или оптика к коммутатору SAN:

Разъёмы SFF-8087 и SFF-8088 ещё часто попадаются на б/у оборудовании, но в новых проектах их закладывать не стоит.

Совместимые накопители

Дисковый HBA работает с любым накопителем, который понимает SCSI- или ATA-команды:

• SAS HDD/SSD - основной сценарий. У двухпортовых SAS-дисков два пути к накопителю: при двух контроллерах или двух экспандерах это даёт отказоустойчивость (multipath I/O).
• SATA HDD/SSD - подключаются к SAS-порту напрямую, совместимость заложена в протокол. Наоборот не работает: SATA-порт SAS-диск не примет.
• NVMe SSD - только через tri-mode HBA (Broadcom 9500/9600/9700, Microchip HBA 1200, SmartHBA 2200). Контроллер сам определяет тип устройства на каждом порту.
• JBOD- и EBOD-полки - через внешние SAS-порты (SFF-8644). Через экспандеры к одному HBA можно подключить сотни устройств, но лимит у каждой модели свой: например, Broadcom HBA 9600-16i заявлен на 240 SAS/SATA и 32 NVMe-устройства.

Ленточные приводы тоже подключают через SAS HBA, это нормальный сценарий для резервного копирования. А вот DVD-ROM в серверной давно не нужен: образы монтируются через BMC (iLO, iDRAC, IPMI).

На что смотреть при выборе

MTBF в миллионы часов из спецификации - статистика отказов по большому парку. Срок службы конкретного адаптера она не обещает. HBA обычно меняют вместе с платформой, до износа дело доходит редко. Смотреть нужно на другое.

Производительность. Tri-mode HBA на PCIe 4.0 выдают миллионы IOPS, и для SAS/SATA-дисков контроллер почти никогда не бывает узким местом. С NVMe ситуация другая: если строите all-flash массив, считайте, во что упрётся шина. О типичных просчётах - в материале об ошибках при выборе СХД, ведущих к финансовым потерям.

Пропускная способность шины. PCIe 4.0 x8 даёт около 128 Гбит/с в каждую сторону. Для полки из 24 SAS-3 SSD этого хватит, а для NVMe-массива уже стоит смотреть на PCIe 5.0 (Broadcom 9700).

Число портов и экспандер. 16i (16 внутренних линий) - типичный выбор для 2U-серверов с 24 отсеками, если бэкплейн с экспандером. Если нужно больше - ищите модели с интегрированным SAS-экспандером или ставьте внешний.

Режим и прошивка, если берёте б/у. Под ZFS и TrueNAS часто покупают LSI 9207-8i, 9211-8i или 9300-8i. Проверьте, что адаптер прошит в режиме IT (Initiator Target): тогда диски уходят в ОС напрямую, без RAID-логики контроллера. С прошивкой IR между дисками и ZFS остаётся RAID-логика контроллера, поэтому сообщество TrueNAS прямо рекомендует IT-прошивку.

Совместимость с ОС и гипервизором. VMware ESXi привередлив к драйверам: перед покупкой проверьте Broadcom Compatibility Guide. Linux поддерживает почти все распространённые HBA, Windows Server - тоже, но в кластерных сценариях (S2D) список совместимых адаптеров ограничен. Если вы ещё не определились с платформой виртуализации, стоит изучить какой гипервизор выбрать - от этого зависят и требования к совместимости HBA.

Функциональность

Возможности встроенных контроллеров обычно скромные: подключить диски и загрузиться. Дискретные HBA серверного класса умеют больше:

• UEFI/Legacy boot - загрузка ОС с подключённого диска.
• Передача S.M.A.R.T. - здоровье накопителей видно через контроллер: smartctl в Linux читает его напрямую, для Prometheus есть smartctl_exporter.
• Управление самошифрующимися дисками (SED) - аппаратное шифрование TCG/Opal. Защищает данные на вынутом или списанном диске, но соответствия 152-ФЗ само по себе не даёт.
• CLI и API - StorCLI (Broadcom), arcconf (Microchip) для автоматизации через Ansible или скрипты.
• Интеграция с BMC - состояние HBA видно в iLO, iDRAC, IPMI и через Redfish API.

Fibre Channel HBA: для подключения к SAN

Fibre Channel HBA подключает сервер к сети хранения данных (SAN): через оптику и FC-коммутаторы к внешней СХД. Для ОС тома на СХД выглядят как локальные диски, а обмен идёт по отдельной от Ethernet сети с предсказуемой задержкой.

Чем FC HBA отличается от дискового:

• Адресация. У каждого порта свой уникальный WWPN (World Wide Port Name). По нему на коммутаторе настраивают зонирование, а на СХД - какие тома видит сервер.
• Скорости. Сейчас в ходу 16GFC, 32GFC и 64GFC. Порт обычно совместим с двумя предыдущими скоростями, так что 32-гигабитный HBA работает и в сети на 16 и 8 Гбит/с.
• Производители. Рынок фактически поделён между двумя семействами: Marvell QLogic (серии 2770 на 32GFC и 2870 на 64GFC) и Broadcom Emulex (LPe35000 на 32GFC, LPe36000 на 64GFC).
• Многопутевость. В сервер ставят два порта или два адаптера в разные фабрики SAN: отказ одного коммутатора не останавливает доступ к данным.

Для небольшой компании FC чаще избыточен: отдельные коммутаторы, оптика и администрирование SAN стоят денег. СХД начального уровня обычно подключают по iSCSI через Ethernet или напрямую по SAS. Сравнение вариантов - в статье протоколы доступа к данным в СХД: iSCSI, Fibre Channel, NFS и SMB.

Что дальше

PCIe 5.0 удваивает полосу пропускания - у Broadcom его поддерживает серия 9700. SAS-4 на 24G постепенно вытесняет SAS-3 в старших системах. А tri-mode контроллеры стирают границу между SAS-HBA и NVMe: один адаптер обслуживает три типа накопителей. Хоронить HBA рано: пока в серверах и полках стоят SAS-диски, а в корпоративных сетях работают SAN, адаптеры останутся в каждой второй стойке. Какие диски выбирать под этот контроллер - в разборе SAS, SATA или NVMe для сервера, а как собрать полку без RAID - в статье про JBOD и его отличия от RAID.

Частые вопросы

Что такое HBA-адаптер простыми словами?

Плата расширения, через которую сервер подключает накопители (SAS, SATA, NVMe) или сеть хранения данных Fibre Channel. Дисковый HBA отдаёт диски операционной системе напрямую, без создания RAID-массивов на самом контроллере.

Чем HBA отличается от RAID-контроллера?

RAID-контроллер собирает массив сам, у него есть кэш и защита кэша. HBA передаёт диски в ОС, а массив собирает программа: ZFS, mdadm, Storage Spaces. Многие RAID-контроллеры умеют работать в режиме HBA.

Что такое HBA-порт на сервере?

Разъём дискового контроллера, к которому подключают бэкплейн с дисками или внешнюю полку. Внутри сервера это обычно SFF-8643 или SFF-8654, снаружи - SFF-8644. У Fibre Channel HBA порт - оптический, под модуль SFP.

Можно ли подключить SATA-диск к SAS HBA?

Да, SAS-порт принимает SATA-диски. Обратное не работает: SAS-диск к SATA-порту материнской платы не подключить.

Что значит режим HBA или IT-mode?

Режим, в котором контроллер не собирает массивы, а отдаёт каждый диск системе как есть. Нужен для ZFS, TrueNAS, Ceph и программного RAID.