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USBデバイスがハブが提供できる以上の電力を消費するとどうなりますか?

RAID 6アレイを構築するために、7ポートUSB 3.0ハブを購入し、それに7台のポータブルHDDを接続します。ハブには、アップストリームのマイクロUSB 3.0タイプBポートと、定格5V 2Aの補助電源アダプター(マイクロUSB 2.0タイプBコネクタ)が付属しています。

USB hub

各2.5インチHDDは、1つのUSB 3.0ポートで最大の5V 0.9Aを簡単に消費できます。次に、7つをすべての使用可能なポートに接続します。

私の質問は:

  1. アップストリームUSBポート(0.9A)と補助ポート(2.0A)からの電力は結合されていますか?私はいつもこのハブに別のハブを接続し、このUSBネットワークをカスケード接続できるので混乱しています。そのハブはホスト電源またはセルフ電源のどちらでもかまいません。この場合、電力はどのように流れますか? enter image description here
  2. 2.5インチHDDが必要な電力(2A/7 = 286mA)を下回る場合、低速で動作しますか、まったく動作しませんか?より多くの電力を消費して5V 2Aアダプターに過負荷をかけようとしませんか?
  3. 純正の電源アダプターを、より高い電流のもの(5V 10Aなど)に交換できますか?
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Livy

これはひどい考えです。これをしないでください!

電子機器では、入力の合計電力は常に出力の合計と等しくなります。電源が2つあります。電源から最大2 A、アップストリームポートから0.9 A、合計で最大2.9 Aです。ドライブがそれ以上を引き出そうとするとどうなりますか?

  • 電源の品質が良ければ、定格2 Aを超える電力は供給されず、(少なくとも一部の)ドライブが回転しないか、突然停止します。
  • 電源が信頼できない場合、火災が発生します。

デイジーチェーンハブの場合:

  • ハブにバックパワーを防止するダイオードがある場合、混乱が生じます。最初のハブの電源はチェーンのすべてのハブに電力を供給しますが、最後のハブは最後のハブにのみ電力を供給します。これは非常に信頼できません。
  • そうでない場合は、すべての電源がすべてのハブで共有されます。これが望ましいでしょう。

さらに、HDDは、スピンアップするときに、定格電流よりも大幅に多く消費します。そして、力を得るとすぐに、つまり同時にスピンアップします。サーバーはこれを、ドライブを1つずつ間隔で開始することで処理します。高度なドライブコントローラーがないため、ここではこれを実行できません。各ドライブには、統合されたSATA-to-USBアダプターが1つあります。より強力な電源装置は物事を改善しますが、それでも超信頼性は低くなります。

電力問題はさておき、これはまだひどい考えです

この奇妙なRAIDアレイをどのように使用するつもりなのかはわかりませんが、根本的に欠陥があります。

RAIDはバックアップではありません 、RAIDは信頼性です。データ損失に対する保護が必要な場合、RAIDは必要ではありません。したがって、このプロジェクトの目標は信頼性と可用性です。アレイは非常に信頼性が低いため、その唯一の目的には役立ちません。

何らかの理由で単一のドライブが故障したり、アレイから落ちたりしたら、アレイに戻し、再構築する必要があります。 1ダースTBドライブの再構築には数日かかります。 2.5インチドライブを使用したいので、おそらく500 GB-5 TBの範囲にあります。このようなドライブには、おそらく3時間から2日かかります。次のことを考慮してください。

  • あなたの電力ソリューションは大ざっぱです
  • USBは恒久的な接続用ではありません-ドライブは時々偶然に切断されます
  • このハブが多くのドライブにどれだけうまく対応できるかわかりません
  • これらのドライブは、ネズミの巣のケーブルで十分なデスクスペースを取るか、きちんと積み重ねられて、ノックダウンの準備ができています
  • どちらも7倍に増幅された振動で動作するように設計されていません(ドライブの振動はケース、デスクなどを通過します)。

RAID 6 を使用すると、再構築が保留されているドライブを含め、データを失うことなく2つのドライブを失う可能性があります。これらの問題を考えると、ドライブを再構築するよりも早くドライブを失っても、私は驚かないでしょう。これは、起こるのを待つ災害です。

解決

[〜#〜] das [〜#〜] (直接接続ストレージ)が必要です。これは、ドライブを配置してアレイとして構成し、それらを単一のデバイスとして提示できるエンクロージャです。 RAIDは、DAS自体によって完全に管理されます。 [〜#〜] nas [〜#〜] (ネットワーク接続ストレージ)もオプションですが、直接接続するのではなく、ネットワーク経由で利用できます。

DASおよびNASデバイスは複数のドライブを念頭に置いて構築されています。電源の問題はすでに解決されており、ディスクはSATAコネクタを使用して接続され、ねじ込まれています(3.5インチディスクが望ましいですが、何らかの理由で2.5インチ+アダプターを使用したい場合。NAS向けに設計されたドライブの使用をお勧めします。

これにはもっと多くの費用がかかりますが、それは確実に機能しますこれがポイントです。

外部ドライブ(内部ドライブよりも安価)を購入し、USBエンクロージャーから外す(「シャッキング」)ことにより、価格を下げることができます。ただし、保証が失われる可能性があり、アレイ(振動の問題)で認定されていないドライブを入手し、購入するものを知っておく必要があります。たとえば、一部の2.5インチポータブルドライブには、SATAポートなしで、PCBに直接はんだ付けされたUSBポートがあります。

人気のあるDASブランドはTerraMasterとDroboです。

TL; DR:これを行わないでください。

予算が限られている場合は、規模を縮小してDASを選択します。

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gronostaj

これは非常にXY問題のようです。コメントに基づいて実際に達成しようとしているのは、ファイルサーバーのストレージ容量を安価な方法で拡張することです。

ここでの問題は、USBがhorrendousanyの場合、いくつかの理由で信頼性が重要であるということです。

  • USBを介した配電には、一般的に問題があります。電源付きのハブと周辺機器を使用するだけでこれを軽減できますが、他の問題は解決しません。
  • 「バス」は、レイテンシと効率の観点から非対称です。ハブチェーンの下流に行くほど、レイテンシとスループットは低下します。これは、バランスの取れたツリートポロジを使用してすべてが同じ入れ子の深さになるように緩和することができますが、特にほとんどのコンピューターのUSBポートは実際にはホストコントローラーに直接接続されず、ハブ自体に実際に接続されているため、これは必ずしも簡単ではありません、そしてそれは正確に安くはありません。
  • USBコネクタは実際にはかなり機械的に不安定です。これは、USBの本来の使用目的にとって実際に非常に重要であり、ケーブルをトリップしたときにポートを損傷しないようにしますが、信頼性が必要なストレージシステムにとっては非常に悪いことです。
  • very誤ってバスのリセットをトリガーするのは簡単です。これは、USBの使用が意図されていた入力デバイスの問題ではありませんが、ストレージデバイスの重大な問題です(SCSIまたはSATAデバイスのリンクリセットを確認することは、ハードウェアの交換を開始するときの1つです)正しい)。
  • MSCおよびUAS標準が機能するため、バスをリセットする必要があるたびにデバイス全体を再初期化する必要はありません。これは、任意のタイプのRAIDアレイ。

あなたがどれだけ費やすことができるかに応じて、これに対するいくつかの「正しい」アプローチがあります:

  • SATA Port Multipliers を取得することを検討してください(基本的に、これらはSATAデバイスのUSBハブのようなものです)。これを機能させるにはOSでのサポートが必要ですが、十分に信頼できる可能性が高いのはおそらく最も安価なオプションです(ポートマルチプライヤをチェーンしないでください。技術的には機能しますが、ほとんどの場合、深刻なパフォーマンスの問題が発生します)。
  • 適切なSASファイルサーバーのHBAを取得します。SASコントローラーはSATAディスクで正常に動作します(必要があります)が、SATAコントローラーよりもはるかに効率的です)通常、より多くのポートがあります(小さいポートには通常8つのポートがあります)。これを行う場合は、サーバーのOSをMBのSATAコネクタに配置します。haveを指定すると、これを特定のシステムとして保持できます。これが私がすることです。
  • 専用のNAS=システムを取得します。優れたシステムの場合、コストの点で4桁から5桁くらいですが、おそらく他の何よりも長持ちし、ほぼ間違いなくFreeNASは、私がここで提案するOSです(FreeNASをサポートする会社であるiXsystemsは、ハイエンドエンタープライズ品質のリーズナブルな価格のセミカスタムシステムを提供します)。そこから、iSCSIを使用して、ファイルサーバーのストレージを拡張するか、NASを直接使用します。
  • 小さな安価なシステムをたくさん購入し、それぞれに大きなストレージデバイスを投入してから、クラスター化されたファイルシステムをセットアップします。ここでは、GlusterFSが特に推奨されます(本当に高速なストレージが必要ない限り、個々のGlusterFSノードをそれぞれ500米ドル未満でまとめて投入することができます)。これにより、最高の長期スケーラビリティが得られます(ネットワークハードウェアが適切であれば、何千ものTBの範囲で問題なく簡単に範囲内に入る可能性があります)が、他の選択に大きな制限を課します。あなたのインフラストラクチャについて、私はこれを自分の前にIntel NUCシステムとRaspberry Piの両方で行いました。
  • 適切なSANでおそらく数十万をシェルアウトします。あなたが大企業を扱っているのでなければ、それをしないでください。それは通常は無駄です。
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ハブは、他のUSBデバイスと同様に、「バス」または「セルフ」のいずれかで動作します。

デバイスは通常どおり列挙され、構成0で起動します。この場合、インターフェースは実装されておらず、電力は100 mAに制限されています。

OSは、電力バジェットが許す場合にのみ、より高い電力要件の構成を有効にすることができます。

バス電源のUSB 1.1または2.0ハブは、動作構成に500 mAを要求します。これは、それ自体と4つのダウンストリームデバイスにそれぞれ100 mAを与えるのに十分であり(そのため、USBハブには常に4つのポートがあります)、ダウンストリームデバイスは、そのリクエストは承認されました。

セルフパワー式USBハブは4 mAを要求します。これは、ほぼ象徴的な値です。この構成は、非アクティブ構成よりも消費電力が少ないため、常に電力バジェット内にあります。電源アダプタが接続されていない場合、ハブは設定スイッチを拒否する必要があります。

ハブはセルフパワーとバスパワーの両方の構成を提供し、OSはそれらを順番に試します。電源アダプタが存在しない場合、セルフパワード構成は拒否され、OSはバスパワード構成に電力バジェットが十分かどうかを確認します。

したがって、任意の数のハブを持つツリーでは、すべてのデバイスに十分な電力があるか、電力バジェットが「機能する」構成をアクティブにできないことがOSに認識されているデバイスがあり、メッセージが表示されますUIに表示されます。

7ポートUSB 1.1または2.0ハブは、2つの4ポートハブで構成され、一方が他方の下流にあるため、そのハブへの電力が不十分な場合、4つの下流ポートに完全に電力が供給されず、OSはユーザーにハブの電源を接続するように要求します。供給。

USB 3.0では、より多くの電力を要求できるようになったため、数値は少し変化しますが、一般的な考え方は同じです。電力バジェットがそれを許可しない場合、デバイスはアクティブ化されません。

ハブは、ダウンストリームポートの合計電力バジェットが2 Aであることを認識しており、その事実をOSに報告します。 OSは、その予算で許可されているよりも多くのディスクをアクティブ化することを拒否するので、スピンアップするのは少数のディスクだけです。

理論的には、ディスクが許可なく起動しようとする可能性があり、これはUSB仕様に違反します。その後、ハブがポートの電力をアクティブに制限しているかどうかによって、何が起こるかが決まります。明示的にアクティブな構成に切り替わるのを待たないディスクにはデータを委託しません。

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Simon Richter

根本的な理由から、gronostayは彼の「TL; DR:これを行わないでください」でお金を稼いでいると思います。

とはいえ、ドライブに独自の5Vを供給するだけでよいと思います。ハブの電源を無視し、ドライブへのケーブル(またはそれ以上:コネクタ)を切断して開き、 VCCおよびGND ピンを十分な5V電源に接続します。初期の電力サージを回避するために、スイッチを個別にオンにする簡単なスイッチを提供することもできます。

他の人が答えることができるいくつかの詳細があります:ハブとの共通の基盤が必要ですか? 5V電源にはどのような品質が必要ですか(リップル、電圧精度)?

USB仕様を使用して久しぶりですが、USB準拠のデバイスはデバイス列挙を実行し、基本的にホストから必要な電力を尋ねられます。列挙が完了する前に、100mAの電流が許可されます。現在の要求は交渉プロセスの一部です。トップレベルのUSBホストは、バスの全体的な電流を管理します。予算ではそれが許されない場合、新しいデバイスの電力要求を拒否することを理解しています。予算が使われると、ささやかな要求でも拒否されます。他の誰かが私がこれを正しく覚えているかどうかを確認できます。

最良の状況(USB2.0)では、バス上の他のユーザーに応じて、最大500mAまで許容できます。 USB3.0では、その量は900mAまで上がりました。

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Rich von Lehe