Linuxtopia - CentOS Enterprise Introduzione al System Administration - Interfacce del dispositivo mass storage

Red Hat Enterprise Linux 4: Introduzione al System Administration
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5.3. Interfacce del dispositivo mass storage

Ogni dispositivo usato in un sistema computerizzato deve avere un modo con il quale si collega ad un determinato sistema computerizzato. Questo punto di collegamento � conosciuto come interfaccia. I dispositivi mass storage non sono diversi — anch'essi hanno delle interfacce. � importante conoscere le suddette interfacce per due ragioni:

Ci sono numerose interfacce (la maggior parte delle quali sono incompatibili)
Le interfacce presentano prezzi e prestazioni diverse

Sfortunatamente non vi � alcuna interfaccia universale singola del dispositivo tanto meno una interfaccia singola del dispositivo mass storage. Per questo motivo, gli amministratori di sistema devono essere a conoscenza delle interfacce supportate dai sistemi dell'organizzazione. In caso contrario, si pu� verificare un rischio reale nell'acquisto di hardware non idoneo quando si desidera eseguire un miglioramento del sistema.

Interfacce diverse presentano diverse capacit�, rendendo alcune interfacce pi� idonee per alcuni ambienti invece che per altri. Per esempio, la capacit� da parte delle interfacce di supportare dispositivi molto veloci, rendono queste ultime idonee per ambienti server, mentre interfacce pi� lente saranno sufficienti per un uso desktop. Tali differenze si riflettono anche nel prezzo, ci� significa che — come sempre — la qualit� ha un suo costo. L'high-performance computing � costoso.

5.3.1. Background storico

Col passare degli anni sono state create diverse interfacce idonee per i dispositivi mass storage. Alcune si sono perse per strada, altre invece sono ancora in uso. Tuttavia, viene riportato il seguente elenco in modo da fornire un'idea sullo scopo dello sviluppo dell'interfaccia attraverso gli ultimi trent'anni, e di fornire una prospettiva chiara sulle interfacce in uso oggi.

FD-400: Interfaccia creata originariamente per le unit� floppy disk di 8-pollici negli anni 70. Utilizzo di un cavo di tipo 44-conductor con un connettore in grado di fornire sia alimentazione che dati.
SA-400: Un'altra interfaccia dell'unit� floppy disk (questa volta creata originariamente verso il finire degli anni 70 per le unit� floppy da 5.25 pollici). Utilizzo di un cavo di tipo 34-conductor con un connettore socket standard. Una versione leggermente modificata di questa interfaccia, � ancora in uso per il floppy da 5.25 pollici e le unit� disco da 3.5 pollici.
IPI: Acronimo di Intelligent Peripheral Interface, questa interfaccia � stata usata sulle unit� disco da 8 e 14 pollici, impiegate sui minicomputer negli anni 70.
SMD: Un successore di IPI, SMD (st� per Storage Module Device) ed � stato usato sulle unit� disco da 8 e 14 pollici dei minicomputer negli anni 70 e 80.
ST506/412: Una interfaccia dell'unit� disco che risale agli inizi degli anni 80. Utilizzata nella maggior parte dei personal computer a quei tempi, utilizzava due cavi — uno di tipo 34-conductor e l'altro di tipo 20-conductor.
ESDI: St� per Enhanced Small Device Interface, questa interfaccia � stata considerata come successore di ST506/412, con una velocit� di scambio pi� elevata e con un supporto maggiore delle dimensioni dell'unit�. Risalente alla met� degli anni 80, ESDI utilizza lo stesso schema di connessione a due cavi del suo predecessore.

In quei tempi le interfacce proprietarie erano disponibili tramite i pi� grandi rivenditori di computer (principalmente IBM e DEC). Lo scopo dietro la creazione di queste interfacce era quello di cercare di proteggere il mercato, molto redditizio, delle periferiche per il loro computer. Tuttavia, a causa della loro natura proprietaria, i dispositivi compatibili con queste interfacce risultavano essere molto pi� costosi di dispositivi non-proprietari equivalenti. Per questo motivo, queste interfacce non sono riuscite ad affermarsi.

Mentre la maggior parte delle interfacce proprietarie sono scomparse, e le interfacce descritte all'inizio della sezione non hanno alcun valore di mercato, � importante conoscerle, in quanto esse non fanno altro che confermare un punto — niente nel settore informatico resta constante. Per questo motivo, siate sempre attenti alle nuove tecnologie riguardanti le interfacce; potreste trovarne una in grado di essere quella pi� idonea alle vostre esigenze, rispetto a quella pi� tradizionale da voi attualmente usata.

5.3.2. Interfacce standard al giorno d'oggi

Diversamente dalle interfacce proprietarie menzionate nella precedente sezione, alcune interfacce hanno avuto un maggiore consenso e quindi sviluppate secondo i criteri standard del settore. Due interfacce in particolare hanno seguito questa transizione, e rappresentano oggi il cuore del settore:

IDE/ATA
SCSI

5.3.2.1. IDE/ATA

IDE st� per Integrated Drive Electronics. Questa interfaccia originaria verso la fine degli anni 80, utilizza un connettore di tipo 40-pin.

	Nota bene
	Il nome corretto di questa interfaccia � "AT Attachment" (o ATA), ma l'utilizzo del termine "IDE" (il quale si riferisce ad un dispositivo mass storage compatibile -ATA) viene in alcuni casi ancora usato. Tuttavia il remainder di questa sezione utilizza il nome corretto — ATA.

ATA implementa una topologia bus, con ogni bus in grado di supportare due dispositivi mass storage. I suddetti dispositivi sono conosciuti come master e slave. Questi termini possono ingannare, in quanto possono implementare una forma di relazione tra i dispositivi stessi; ma non � il nostro caso. La scelta del dispositivo master e di quello slave, viene fatta attraverso l'uso dei jumper block su ogni dispositivo.

Nota bene

Una recente innovazione � rappresentata dall'introduzione delle capacit� di selezione del cavo su ATA. Questo tipo di innovazione necessita l'utilizzo di un cavo speciale, un controller ATA, e di dispositivi mass storage che supportano la selezione del cavo (normalmente attraverso una impostazione jumper della "selezione cavo"). Quando configurato correttamente, la selezione del cavo elimina la necessit� di modificare i jumper quando si muovono i dispositivi; la posizione del dispositivo sul cavo ATA, denota se esso sia master oppure slave.

Una variazione di questa interfaccia mostra i diversi modi attraverso i quali le tecnologie possono essere implementate tra loro, altres� introduce la nostra interfaccia standard del settore. ATAPI rappresenta una variazione dell'interfaccia ATA, e st� per AT Attachment Packet Interface. Utilizzata principalmente dalle unit� CD-ROM, ATAPI � conforme agli aspetti elettrici e meccanici dell'interfaccia ATA, ma utilizza il protocollo di comunicazione dell'interfaccia successiva — SCSI.

5.3.2.2. SCSI

Conosciuta come Small Computer System Interface, SCSI come viene conosciuta oggi, viene ideata nei primi anni 80, ed � stata dichiarata standard nel 1986. Come ATA, SCSI f� un uso della topologia bus. Tuttavia, essi non presentano altre similitudini.

L'utilizzo della topologia bus, significa che ogni dispositivo presente sul bus, deve essere in qualche modo identificato. Mentre ATA supporta solo due dispositivi differenti per ogni bus, dando ad ognuno di essi un nome specifico, SCSI esegue tale operazione assegnando ad ogni dispositivo presente su di un bus SCSI, un indirizzo numerico unico o SCSI ID. Ogni dispositivo su di un bus SCSI deve essere configurato (generalmente tramite jumper o per mezzo di interruttori[1]) per rispondere al proprio SCSI ID.

Prima di continuare nella nostra discussione, � importante notare come lo standard SCSI non rappresenta una interfaccia singola, ma una famiglia di interfacce. Vi sono diverse aree nelle quali SCSI varia:

Larghezza del Bus
Velocit� del Bus
Caratteristiche elettriche

Lo standard SCSI originale descritto riportava una topologia bus nel quale erano presenti otto righe per il trasferimento dei dati. Questo significa che i primi dispositivi SCSI erano in grado di trasferire i dati ad un byte per volta. Con il passare degli anni, lo standard � stato esteso in modo da permettere alcune implementazioni che permettevano l'uso di sedici righe, raddoppiando cos� la quantit� di dati in grado di essere trasferiti. Le implementazioni SCSI originali "8-bit" venivano identificate come SCSI narrow, mentre quelle nuove a 16-bit erano conosciute come SCSI wide.

Originariamente, la velocit� del bus per SCSI � stata impostata su 5MHz, permettendo di avere una velocit� di trasferimento sul bus SCSI a 8-bit originale pari a 5MB/secondo. Tuttavia le successive revisioni dello standard, hanno raddoppiato la velocit� fino ad ottenere 10MHz, e cio� 10MB/secondo per SCSI narrow e 20MB/secondo per SCSI wide. Come con la larghezza del bus, le modifiche nella velocit� del bus hanno dato luogo a nuovi nomi, come ad esempio la velocit� del bus di 10MHz chiamato fast. Successivi miglioramenti hanno dato luogo all'ultra (20MHz), fast-40 (40MHz), e fast-80[2]. Miglioramenti nella velocit� di trasferimento hanno portato alla creazione di diverse versioni, come ad esempio ultra160 bus speed.

Combinando questi termini � possibile indicare diverse configurazioni SCSI. Per esempio, "ultra-wide SCSI" si riferisce ad un bus SCSI a 16-bit eseguito a 20MHz.

Lo standard SCSI originale utilizzava un single-ended signaling; costituito da una configurazione elettrica dove solo un conduttore � stato utilizzato per passare un segnale elettrico. Implementazioni successive hanno permesso l'utilizzo di un signaling differenziato, dove vengono usati due conduttori per passare i segnali. Lo SCSI differenziale (il quale � stato rinominato high voltage differential o SCSI HVD), possiede il beneficio di ridurre la sensibilit� al rumore elettrico e permette una maggiore lunghezza del cavo, esso non � mai diventato comune nel campo informatico. Una successiva implementazione, conosciuta come low voltage differential (LVD), ha avuto molto pi� seccesso diventando uno dei requisiti per i bus speed pi� elevati.

La larghezza di un bus SCSI non solo indica la quantit� di dati in grado di essere trasferiti ad ogni ciclo, ma determina anche il numero di dispositivi che possono essere collegati ad un bus. SCSI normali supportano 8 dispositivi indirizzati in modo unico, mentre gli SCSI wide ne supportano 16. In entrambi i casi, dovete assicurarvi che tutti i dispositivi siano impostati per poter utilizzare uno SCSI ID unico. Due dispositivi che condividono un ID singolo, possono causare dei problemi che a loro volta portano ad una corruzione dei dati.

Un'altra cosa da ricordare � che ogni dispositivo presente sul bus utilizza un ID. Ci� include lo SCSI controller. Spesso, purtroppo, gli amministratori di sistema dimenticano tutto questo, impostando inavvertitamente il dispositivo in modo da utilizzare lo stesso SCSI ID come controller del bus. Ci� significa che, in pratica, solo 7 (o 15, per SCSI wide) dispositivi possono essere presenti in un bus singolo, in quanto ogni bus deve riservare un ID per il controller.

Suggerimento

Molte implementazioni SCSI sono in grado di eseguire uno scanning del bus SCSI; ci� viene regolarmente usato per confermare che tutti i dispositivi siano configurati correttamente. Se la scansione del bus ritorna lo stesso dispositivo per ogni SCSI ID singolo, ci� significherebbe che quel dispositivo � stato impostato incorrettamente per lo stesso SCSI ID dello SCSI controller. Per risolvere questo problema, riconfigurare il dispositivo in modo da usare uno SCSI ID diverso (unico).

A causa dell'architettura del bus SCSI, � necessario terminare correttamente entrambe le estremit� del bus. Tale terminazione pu� essere eseguita posizionando il carico dell'impedenza elettrica corretta, su ogni conduttore che costituisce il bus SCSI. Tale operazione rappresenta un requisito elettrico; senza di esso, i diversi segnali presenti sul bus, saranno riportati sulle estremit� del bus, ingarbugliando cos� tutte le comunicazioni.

Molti (ma non tutti) dispositivi SCSI hanno dei terminatori interni che possono essere abilitati o disabilitati utilizzando jumper o interruttori. Sono anche disponibili dei terminatori esterni.

Un'ultima cosa da ricordare nei confronti di SCSI — esso non rappresenta solo una interfaccia standard per i dispositivi mass storage. Molti altri dispositivi (come gli scanner, le stampanti, ed i dispositivi di comunicazione) utilizzano SCSI. Anche se essi non sono molto numerosi dei dispositivi mass storage SCSI, � bene sapere della loro esistenza. � da tener presente che con l'avvento di USB e IEEE-1394 (spesso chiamati Firewire), queste interfacce verranno utilizzate pi� spesso per questi tipi di dispositivi.

	Suggerimento
	Le interfacce USB e IEEE-1394 si stanno facendo strada nel mondo dei dispositivi mass storage; tuttavia, non esistono dispositivi nativi mass storage di tipo USB o IEEE-1394. Sono invece molto diffusi al giorno d'oggi i dispositivi ATA o SCSI con circuito di conversione esterno.

Non ha importanza quale interfaccia viene utilizzata dal dispositivo mass storage, le caratteristiche principali del dispositivo si basa sulla propria prestazione. Le seguenti sezioni affrontano i passi pi� importanti.

Note

[1]	Alcuni storage hardware (generalmente quelli che rappresentano unit� in grado di essere rimosse "carriers") vengono ideati in modo tale che all'atto del collegamento di un modulo, SCSI ID viene impostato automaticamente su di un valore appropriato.
[2]	Fast-80 tecnicamente non rappresenta una modifica in velocit�; conserva il bus 40MHz, ma i dati sono stati programmati in modo tale che sia durante il picco che durante la caduta dell'impulso essi possano essere trasmessi, raddoppiando cos� la velocit� di trasferimento dei dati.

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