اینترفیس ها و پروتکل ها در هارد دیسک ها
حتما عباراتی همچون هاردهای SATA و یا NL-SAS شنیده اید. این اصطلاحات توضیح دهنده نوع اینترفیس (واسط) و پروتکلی است که هارد شما برای رد و بدل کردن داده در سیستم شما استفاده می کند. در ادامه توضیحاتی در راستای شفافتر شدن این اصطلاحات پر کاربرد پیش روی شما قرار خواهد گرفت.
یک پروتکل می تواند بعنوان مجموعه ای از دستورات و قوانین ارتباطی پنداشته شود. دیسک درایوها، رسانه های Solid state ، و استوریج ها همگی از طریق این پروتکل ها صحبت می کنند. استوریج ها اغلب چندین پروتکل را پشتیبانی  می کنند. به هر حال، در دنیای استوریج، هر پروتکل اغلب ویژگی های اینترفیس فیزیکی مخصوص به خود را دارد، یعنی آن پروتکل می تواند  وابسته به اینترفیس درایو باشد. بعنوان مثال، یک درایو SATA با پروتکل SATA صحبت می کند و همچنین یک اینترفیس فیزیکی SATA را نیز دارد. همین شرایط برای SAS و FC نیز یکسان است. هریک اینترفیس و پروتکل مخصوص خود را دارند. چهار پروتکل و اینترفیس بسیار رایج در دنیای دیسک درایو ها به ترتیب زیر هستند:
Serial advanced technology attachment (SATA)
Serial attached SCSI (SAS)
NearLine SAS (NL-SAS)
تمام این موارد به هر دو صورت اینترفیس فیزیکی و پروتوکل وجود دارند. و پایه دستورات، برمبنای SCSI اند. در حالی‌که در مورد SATA، پایه‌ی دستورات بر مبنای ATA اند. این پروتکل ها در کنترلر دیسک ذخیره شده اند و تعیین کننده ی نوع اینترفیس فیزیکی درایو اند.
SATA
SATA جایگاه خودش را در بازارهای محاسباتی سطح پایین از قبیل کامپیوتر های دسکتاپ و لپ تاپ ها دارد.و سپس راه خود را به بازارهای تکنولوژی انترپرایز و سطح بالا ادامه داده است، اما به سرعت در حال جایگزین شدن با NL-SAS در استوریج هاست.در تکنولوژی های انترپرایز، درایو های SATA به ارزان بودن، کارایی پایین و ظرفیت بالا معروف هستند. دلیل اصلی اش آن است که مجموعه دستورات ATA به غنی بودن مجموعه دستورات SCSI نیست، و در نتیجه برای یک تراکم کاری(workload) با کارایی بالا  مناسب نیست. در نتیجه، فروشندگان دیسک درایو، درایوهای SATA را با اجزای ارزان قیمت، بافر کوچکتر و ... به کار می برند.
به هر حال، دنیای تکنولوژی انترپرایز فقط درباره ی کارایی بالا نیست و همواره جایی برای دیسک درایوهای ارزان قیمت، با کاریی پایین و ظرفیت بالا وجود دارد. بعنوان مثال در دستگاه های پشتیبان گیری و آرشیو سازی آنلاین کاربرد دارد.
SAS
شاید قبل از ورود به این موضوع لازم باشد در مورد SCSI صحبت کنیم.  SASیک پروتکل سریال نقطه به نقطه است که ازمجموعه دستورات و مکانیزم صف بندی پیشرفته SCSI استفاده می کند.SCSI ریشه های قوی ای در دنیای تکنولوژی انترپرایز دارد، پس بر اساس آن، مجموعه دستورات غنی تر، سیستم صف بندی بهتر،  و اغلب اجزای فیزیکی با کیفیت تری نسبت به درایو های SATA دارد. تمام این ویژگی ها تلاش می کند  درایو های مبتنی بر SCSIاز قبیل SASرا بهترین گزینه برای workload های با کارایی بالا و با ماموریت حیاتی  سازد.البته که کارایی هزینه دارد. درایو های SAS گرانتر از درایو های SATA با ظرفیت یکسان هستند.
مزیت کلیدی دیگرSAS این است که SATA II و درایو های جدیدتر می توانند به شبکه SAS یا backplane متصل شوند و کنار درایو های SAS زندگی کنند! این امر SAS را یک گزینه انعطاف پذیر در راه اندازی  استوریج می سازد.
همچنین درایو های SAS دو درگاه دارند ،که آنها را برای استوریج ایده ال می سازد و قابلیت بازیابی بالایی به سیستم اضافه می کند. در مبحث استوریج و درایو های SAS، هر درگاه روی درایو SAS می تواند به کنترلر جداگانه ای در  استوریج متصل شود. به این معنی است که اگر یک درگاه ، ارتباط به یک درگاه، یا حتی یک کنترلر خراب شود، درایو همچنان از طریق درگاه نجات دهنده قابل دسترسی خواهد بود. این انتقال خرابی (failover) از درگاه خراب شده به درگاه نجات دهنده می تواند بسیار سریع و نامرئی از دید کاربران و برنامه ها باشد. اگرچه درایو های SAS 2 درگاه دارند، اما این درگاه ها در حالت active/passive کار می کنند، یعنی که فقط یک درگاه فعال است و دستورات را برای درایور در هر نقطه از زمان اجرا می کند.
در پایان، درایوهای SAS می توانند با سکتور سایز های دلخواه فرمت شوند، و به راحتی به آنها اجازه می دهد EDP (بعضی مواقع DIF نامیده می شود) را بکار بگیرد. با EDP، از  سکتورهای 520 بایتی بجای سکتورهای 512 بایتی استفاده می شود. این 8 بایت اضافه در هر سکتور برای ذخیره متادیتا که می تواند جامع بودن داده را تضمین کند استفاده می شود، و اطمینان حاصل می کند که داده خراب نشده است.

NL-SAS
درایو های NearLine SAS (NL-SAS) مخلوطی از درایو های SAS و SATA می باشد. آنها اینترفیس SAS دارند و با پروتکل SAS صحبت می کند، اما کماکان پلتر، RPM درایو SATA استفاده می کنند.
نکته چیست؟ آنها به راحتی داخل backplane یا متصل کننده SAS قرار می گیرند و از فواید مجموعه دستورات SCSI و صف بندی پیشرفته، به موازات ارائه ظرفیت بالای رایج در SATA بهره می برند. روی هم رفته، یک مخلوط خوب از کیفیت های SAS و SATA می باشد.NL-SAS تمام مزیت‌های SATA , SAS را دارد،و به دلیل پشتیبانی تمام فروشنده های اصلی استوریج از NL-SAS در استوریج هایشان ، هاردهای SATA در دنیای استوریج امروزی کمتر استفاده می شود.

رویکرد سنتی توسعه direct-attached storage (DAS) در داخل سرور ها نقاط ضعف و قوت خود را دارد. بعضی از این نقاط قوت این است که استوریج DAS بسیار کوتاه، انحصاری، با تاخیر کم، اتصالات داخلی بدون مشکل (درگاه SCSI) در دسترس است. این امر دسترسی سریع و قابل اطمینانی به دستگاه ها گارانتی می کند. به هر حال، برخی از نقاط ضعف DAS شامل مدیریت افزایش یافته، جزیره های ظرفیتی با بهره بری کم، و تعداد محدودی از دستگاه ها از قبیل دیسک درایو ها می باشد.
ایده پشت تکنولوژی FC SAN این بود که نقاط قوت را حفظ کند درحالیکه بر نقاط ضعف استوریج های DAS غلبه می کند. از قبیل، تکنولوژی SAN یک شبکه (کانال) پرسرعت، با تاخیر کم فراهم می کندکه نسبتا بدون مشکل و تداخل می باشد ( مخصوصا در زمان مقایسه با شبکه های اترنت سنتی).  San ها همچنین از شر جزیره های ظرفیتی بوسیله اجازه دادن به تعداد وسیعی از درایو ها برای تجمیع و به اشتراک گذاری بین چندین میزبان خلاص می شود. آنها همچنین مدیریت را بوسیله کاهش نقاط مدیریتی آسان می کنند. از آنجایی که FC SAN ها با هزینه همراه هستند، آنها دیتا سنتر ها را چنیدین سال است تصرف کرده اند. اما به هر حال جایگاه آنها مطمئن نیست زیرا چندین تکنولوژی نوین FC SAN ها را در دیتاسنتر ها تهدید می کند. بعضی از این تکنولوژی ها شامل موارد زیر می باشد:
•    اترنت Data center bridging (DCB) (گاهی اوقات بعنوان اترنت افزایش یافته همگرا (CEE) اشاره می شود).
•    تکنولوژی های ابری
•    استوریج فلش اتصال یافته محلی
عناصر FC SAN
FC SAN ها از چندین عنصر سخت افزاری کلیدی ساخته شده اند که با آنها در ادامه اشاره می گردد. در این بخش، شما موارد زیر را بررسی خواهید کرد و مواردی دیگر با جزییاتی بیشتر:
•    HBA ها و CNA ها
•    سوییچ ها و مسیریاب های FC
•    آرایه های استوریج FC
•    کابل کشی FC
در یک سطح بسیار بالا، یک SAN شامل سوییچ ها و دستگاه های انتهایی (کلاینت ها و سرور ها) می باشد. دستگاه های انتهایی از طریق سوییچ ها ارتباط برقرار می کنند.
ما معمولا به دستگاه های انتهایی (گاهی درگاه node ها نامیده می شوند) بنوان سرورها و استوریج های فکر می کنیم. به هر حال، برای اینکه از نظر فنی دقیق تر باشیم، دستگاه های انتهایی درگاه هایی روی HBA ها و CNA های نصب شده روی سرورها و استوریج ها و دستگاه های نوار می باشند. دستگاه های انتهایی به سوییچ ها از طریق کابل ها متصل می شوند. متاسفانه، تکنولوژی های شبکه دیتاسنتر ها خیزشی به سوی تکنولوژی بدون سیم برنداشته. FC SAN ها از کابل های فیبر نوری استفاده می کنند. چندین سوییچ می توانند به هم متصل شوند تا یک fabric بزرگتر درست کنند.
HBA ها و CNA ها
میزبان ها و سرور ها از طریق یک یا چند کانال فیبر HBA ها یا CNA ها به SAN وصل می شوند که این دستگاه ها بر روی گذرگاه PCIe میزبان نصب می شود و همچنین ممکن است بطور مستقیم بر روی مادربرد سرور نصب و پیاده سازی شود.
هر HBA و CNA منابع سخت افزاری مخصوص خود را دارد که برای کاهش تمام سربارهای وابسته به FCP از حافظه و CPU میزبان استفاده می شود. این کاهش بار دلیل کلیدی سریع بودن، سربار کم اما نسبتا گران FC SAN  و تکنولوژی شبکه استوریج می باشد.همچنین، بیشتر HBA ها و CNA ها دارای BIOS هستند، یعنی سرورهایی که در آن نصب شده اند می توانند از SAN بوت شوند.
نکته:
در گفتمان فنی، CNA ها آداپتور های چند پروتکلی هستند که کاهش سربار سخت افزاری برای چنیدین پروتکل، شامل FC، iSCSI و IP را فراهم می سازند.
HBA ها و CNA ها اغلب از هردوی کابل های اتصال مستقیم مسی (DAC ها) یا فرستنده و گیرنده های نوری پشتیبانی می کنند. هنگامی که شما CNA یا HBA خریداری می کنید، شما باید معمولا مشخص کنید که کدامیک را می خواهید. بطور کلی، هزینه های نوری بیشتر است اما از فاصله های طولانی تر پشتیبانی می کند، همچنین برق کمتر نیاز دارد و محبوب تر می باشد. این فرستنده ها و گیرنده ها اغلب از هردوی ماژول های SFP یا SFP+ پشتیبانی می کند. SFP سرنامی برای small form-factor pluggable ، و SFP+ یک نسخه افزایش یافته از SFP که نرخ داده بالاتری پشتیبانی می کند می باشد، شامل اترنت 10 گیگ. هردو نوع ترنسیور ها hot-pluggable هستند. شکل 5.2 یک HBA با ترنسیور های نوری و همچنین یک SFP نوری را نمایش می دهد.
 سوییچ های FC
سوییچ های FC سوییچ های فیزیکی شبکه هستند که شامل چندین درگاه فیزیکی می باشد و از پروتکل FC پشتیبانی می کند. سوییچ ها ارتباط بین دستگاه های انتهایی از قبیل میزبان ها و استوریج را فراهم می کند. آنها در لایه های FC-0، FC-1 و FC-2 عمل می کنند و پهنای باند کاملی بین دستگاه های انتهایی فراهم می کند. علاوه بر این، آنها خدمات ساختاری متنوعی که مدیریت را آسان و مقیاس پذیری را فعال می کند فراهم می کند. همچنین، اگر چندین سوییچ FC بطور مناسبی به هم شبکه شده باشند، آنها یک ساختار رایج را ترکیب و شکل دهی می کنند.
تفاوت بین دایرکتور ها و سوییچ ها تنها به دلیل قرارداد است، قرارداد بیان می کند که سوییچ ها بزرگتر، معمولا با 128 درگاه یا بیشتر، بعنوان دایرکتور اشاره می شوند، در حالیکه به آنهایی که درگاه های کمتری دارند سوییچ، سوییچ های دپارتمانی و یا سوییچ های ورک گروپی نامیده می شوند. البته امروزه مردم فقط اصطلاح سوییچ را برای آنها استفاده می کنند.
سرعت درگاه
سرعت های FC رایج شامل زیر می باشد:
-    2 گیگابیت بر ثانیه
-    4 گیگابیت بر ثانیه
-    8 گیگابیت بر ثانیه
-    16 گیگابیت بر ثانیه
درگاه های اترنت FCoE/DCB عموما بصورت زیر کار می کنند:
-    10 گیگابایت
-    40 گیگا بایت

درگاه های FC ( درگاه های HBA، درگاه های سوییچ، و درگاه های استوریج) می توانند بصورت تعامل خودکار برای سرعت پیکربندی شوند. تعامل خودکار یک پروتکل کوچک است که به دو دستگاه اجازه می دهد تا بر روی یک سرعت رایج برای لینک توافق کنند. به هر حال، این موضوع همیشه درست کار نمی کند، و یک مثال خوب در دنیای واقعی سرعت درگاه سوییچ hard-code در دو انتهای لینک می باشد. بعنوان مثال، اگر یک HBA میزبان که از سرعت درگاه حداکثری 8 گیگابیتی بر ثانیه پشتیبانی کند به یک درگاه سوییچی که تا 16 گیگابیت بر ثانیه را پشتیبانی می کند متصل شده باشد، شما احتمالا باید بصورت دستی هر دو درگاه ها را hard-code کنید تا در سرعت 8 گیگابیتی بر ثانیه کار کنند. این تمرین ممکن است برای سوییچ ها و Blade های FCoE که درگاه های DCB 10 گیگابایتی یا بالاتر دارند متفاوت باشد.
استوریج های FC
SAN استوریج ها، بعضا بعنوان آرایه های استوریج بلاکی اشاره می شوند، اتصال از طریق پروتکل های مبتنی بر بلاک از قبیل FC، کانال نوری از طریق اترنت (FCoE)، فراهم می سازد.
استوریج ها مایل هستند تا میزبان دیسک ها و درایو های فلش به اشتراک گذاشته شده بر روی FC SAN بسیاری (صد ها و یا هزار ها) بعنوان دستگاه های بلاکی اشاره شده بعنوان  LUN ها یا volume ها باشند.
هدف همه استوریج ها، SAN و NAS، این است که منابع استوریج را باهم متحد کند و آن منابع را برای میزبان های متصل شده از طریق شبکه استوریج در دسترس قرار دهد. در بالا و پایین این، بیشتر استوریج ها قابلیت ها و ویژگی های پیشرفته زیر را ارائه می کنند:
■■Replication
■■Snapshots
■■Offloads
■■High availability and resiliency
■■High performance
■■Space efficiency
با اینکه همه نوع استوریجی وجود دارد، اینکه استوریج ها یک محیط بی نهایت و اکوسیستم را برای دیسک درایو ها و درایو های solid-state محیا کنند تا نجات و رشد یابند هدفی غیر کاربردی برایشان است.

کابل ها
به کابل کشی نگاه پیش پا افتاده ای نکنید، زیرا یک عضو حیاتی در هر SAN می باشد. متاسفانه، FC پرشی به سمت دنیای وایرلس نداشته است. هردو البته هیچ تکنولوژی دیگر اصلی شبکه مرکز داده ها را ندارند.  بنابراین، کابل ها و کابل کشی در محیط SAN بسیار مهم هستند. بیایید ابتدا کمی با اصول اولیه آشنا بشویم و سپس کمی عمیق تر برویم.
تقریبا تمام کابل کشی FC SAN فیبر نوری است. فیبر نوری داده ها را در شکل نور که بوسیله لیزرها یا LED ها تولید می شوند انتقال می دهد. کابل کشی مسی می تواند استفاده شود، اما در مقایسه با نوری نادر است. نوری می تواند در شرایط Top of Rack (ToR) یا End of Row (EoR) استفاده شوند.  بعضی از فروشندگان استوریج از کابل کشی مسی بر روی backend های قدیمی FC خودشان قبل از اینکه به backend های SAS نقل مکان کنند استفاده می کردند. تمام کابل کشی فیبر نوری شامل دو جفت فیبر می شود ( فرستنده (TX) و گیرنده (Rx) ) که به حالت دوطرفه کامل اجازه کار می دهد.
خب سپس، بیاید کمی به جزییات بپردازیم. کابل های فیبر نوری در دو نوع اصلی ارائه می شوند:
•    فیبر چند حالته (MMF)
•    فیبر تک حالته (SMF)
فیبر چند حالته نور ها را از لیزر ها موج کوتاه انتقال میدهد، درحالیکه فیبر تک حالته نور را از لیزر موج بلند انتقال می دهد.
وقتی به کابل کشی SAN می رسیم، فیبر چند حالته پادشاه بلامنازع مرکز داده ها می باشد. این امر به دو دلیل زیر است:
•    فیبر چند حالته از تک حالته ارزان تر است.
•    فیبر چند حالته می تواند براحتی داده ها را بر روی انواع فاصله های رایج تا حتی بزرگترین و وسیع ترین مرکز داده ها انتقال دهد.
فیبر های تک حالته و لیزر های وابسته با موج بلندشان (نوری ها) گرانتر هستند و مایل هستند تا در شرکت های مخابراتی که نیازمند کابل های طویل تر مثل صد ها مایل استفاده شوند.