Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Значок / логотип одностороннего параллельного SCSI

Интерфейс малых компьютерных систем ( SCSI , / с к ʌ г я / SKUZ -ее ) [1] представляет собой набор стандартов для физического соединения и передачи данных между компьютерами и периферийными устройствами . Стандарты SCSI определяют команды , протоколы, электрические, оптические и логические интерфейсы . SCSI чаще всего используется для жестких дисков и ленточных накопителей , но он может подключать широкий спектр других устройств, включая сканеры и приводы компакт- дисков., хотя не все контроллеры могут работать со всеми устройствами. Стандарт SCSI определяет наборы команд для определенных типов периферийных устройств ; наличие «неизвестного» в качестве одного из этих типов означает, что теоретически его можно использовать в качестве интерфейса практически для любого устройства, но стандарт очень прагматичен и ориентирован на коммерческие требования.

Родовой стандарт SCSI, X3.131-1986, обычно называемый SCSI-1, был опубликован техническим комитетом X3T9 Американского национального института стандартов (ANSI) в 1986 году. SCSI-2 был опубликован в августе 1990 года как X3.T9 .2 / 86-109, с дальнейшими изменениями в 1994 году и последующим принятием множества интерфейсов. Дальнейшие усовершенствования привели к повышению производительности и поддержке постоянно увеличивающейся емкости хранилища данных. [2]

История [ править ]

Параллельный интерфейс [ править ]

Карта Adaptec ACB-4000A SASI 1985 года выпуска.

SCSI является производным от «SASI», « Системного интерфейса Shugart Associates », разработанного примерно в 1978 году и публично раскрытого в 1981 году. [3] Ларри Баучер считается «отцом» SASI и, в конечном итоге, SCSI из-за его новаторской работы в первую очередь в Shugart Associates, а затем в Adaptec . [4]

Контроллер SASI обеспечивает мост между низкоуровневым интерфейсом жесткого диска и хост-компьютером, которому необходимо читать блоки данных. Платы контроллера SASI обычно были размером с жесткий диск и обычно физически монтировались на шасси диска. SASI, который использовался в мини- и ранних микрокомпьютерах, определил интерфейс как использование 50-контактного плоского ленточного соединителя, который был принят как соединитель SCSI-1. SASI - это полностью совместимое подмножество SCSI-1, поэтому многие, если не все, тогда существовавшие контроллеры SASI были совместимы со SCSI-1. [5]

По крайней мере, до февраля 1982 года ANSI разработала спецификацию как «SASI» и «Системный интерфейс Shugart Associates» [6], однако комитет, документирующий стандарт, не разрешал называть его в честь компании. Почти целый день ушел на то, чтобы договориться о названии стандартного «Интерфейс малой компьютерной системы», которое Баучер намеревался произносить «сексуальным», но Даль Аллан из ENDL [7] произнес новое сокращение как «грязное», и это прижилось. [4]

Ряд компаний, таких как NCR Corporation , Adaptec и Optimem, первыми поддержали SCSI. [6] Предприятие NCR в Уичито, штат Канзас, по общему мнению, разработало первый в отрасли чип контроллера SCSI; это сработало с первого раза. [8]

«Малая» ссылка в «интерфейсе малой компьютерной системы» является исторической; с середины 1990-х годов SCSI доступен даже в самых больших компьютерных системах.

С момента стандартизации в 1986 году SCSI широко использовался в компьютерных линиях Amiga , Atari , Apple Macintosh и Sun Microsystems, а также в серверных системах ПК. Apple начала использовать менее дорогой параллельный ATA (PATA, также известный как IDE ) для своих компьютеров начального уровня с Macintosh Quadra 630 в 1994 году и добавила его к своим настольным компьютерам высокого класса, начиная с Power Macintosh G3 в 1997 году. Apple полностью отказался от встроенного SCSI в пользу IDE и FireWire с (Blue & White) Power Mac G3 в 1999 году, но по-прежнему предлагал хост-адаптер PCI SCSI в качестве опции вплоть до моделей Power Macintosh G4 (AGP Graphics).[9] Sun переключила свой нижний предел на Serial ATA (SATA). Commodore включил SCSI в системы Amiga 3000 / 3000T и был дополнением к предыдущим моделям Amiga 500/2000. Начиная с систем Amiga 600/1200/4000, Commodore перешел на интерфейс IDE. Atari включила SCSI в стандартную комплектацию своихкомпьютерных моделей Atari MEGA STE , Atari TT и Atari Falcon . SCSI никогда не был популярен в мире недорогих IBM PC из-за более низкой стоимости и адекватной производительности стандарта жестких дисков ATA. Однако диски SCSI и даже RAID-массивы SCSIстали обычным явлением на рабочих станциях ПК для производства видео или аудио.

Современный SCSI [ править ]

Последние физические версии SCSI- Serial Attached SCSI (SAS), SCSI-over протокол Fiber Channel (FCP), и USB Attached SCSI (UAS) разбития от традиционного параллельного SCSI шины и осуществлять передачу данных по последовательной связи с использованием точки двухточечные ссылки. Хотя большая часть документации SCSI говорит о параллельном интерфейсе, все современные разработки используют последовательные интерфейсы. Последовательные интерфейсы имеют ряд преимуществ перед параллельным SCSI, включая более высокую скорость передачи данных, упрощенную прокладку кабелей, большую дальность действия, улучшенную изоляцию сбоев и возможность полнодуплексного режима. Основная причина перехода на последовательные интерфейсы - это перекос часов.проблема высокоскоростных параллельных интерфейсов, которая делает более быстрые варианты параллельного SCSI уязвимыми для проблем, вызванных подключением кабелей и терминированием. [10]

Нефизический iSCSI сохраняет базовую парадигму SCSI , особенно набор команд, почти без изменений, благодаря внедрению SCSI-3 через TCP / IP . Следовательно, iSCSI использует логические соединения вместо физических каналов и может работать поверх любой сети, поддерживающей IP. Фактические физические каналы реализуются на нижних сетевых уровнях , независимо от iSCSI. Преимущественно используется Ethernet, который также имеет последовательный характер.

SCSI популярен на высокопроизводительных рабочих станциях, серверах и устройствах хранения. Почти во всех подсистемах RAID на серверах десятилетиями использовались жесткие диски SCSI (первоначально Parallel SCSI, промежуточный Fibre Channel, недавно SAS), хотя ряд производителей предлагают подсистемы RAID на основе SATA как более дешевый вариант. Более того, SAS предлагает совместимость с устройствами SATA, создавая гораздо более широкий диапазон возможностей для подсистем RAID вместе с наличием дисков Nearline SAS (NL-SAS). Вместо SCSI современные настольные компьютеры и ноутбуки обычно используют интерфейсы SATA для внутренних жестких дисков, причем все большую популярность приобретает NVMe по сравнению с PCIe, поскольку SATA может стать узким местом для современных твердотельных накопителей .

Интерфейсы [ править ]

SCSI доступен с множеством интерфейсов. Первым был параллельный интерфейс SCSI (также называемый параллельным интерфейсом SCSI или SPI), в котором используется конструкция параллельной шины . С 2005 года SPI был постепенно заменен последовательным подключением SCSI (SAS), который использует последовательную конструкцию, но сохраняет другие аспекты технологии. Многие другие интерфейсы, не основанные на полных стандартах SCSI, по-прежнему реализуют протокол команд SCSI ; другие полностью отказываются от физической реализации, сохраняя архитектурную модель SCSI . iSCSI , например, использует TCP / IP в качестве транспортного механизма, который чаще всего передается через Gigabit Ethernet.или более быстрые сетевые ссылки.

Интерфейсы SCSI часто включаются в компьютеры различных производителей для использования в операционных системах Microsoft Windows , классической Mac OS , Unix , Commodore Amiga и Linux , реализованные либо на материнской плате, либо с помощью подключаемых адаптеров. С появлением дисков SAS и SATA , поддержка параллельного SCSI на материнских платах была прекращена. [ необходима цитата ] [11]

Параллельный SCSI [ править ]

Разные параллельные разъемы SCSI

Изначально параллельный интерфейс SCSI (SPI) был единственным интерфейсом, использующим протокол SCSI. Его стандартизация началась в 1986 году как несимметричная 8-битная шина со скоростью передачи до 5 МБ / с, а затем превратилась в низковольтную дифференциальную 16-битную шину, обеспечивающую скорость до 320 МБ / с. Последний стандарт SPI-5 от 2003 года также определил скорость 640 МБ / с, что не удалось реализовать.

Спецификации параллельного SCSI включают несколько режимов синхронной передачи для параллельного кабеля и асинхронный режим. Асинхронный режим - это классический протокол запроса / подтверждения, который позволяет системам с медленной шиной или простым системам также использовать устройства SCSI. Чаще используются более быстрые синхронные режимы.

Интерфейсы SCSI [ править ]

Кабели [ править ]

Терминатор шины со снятой верхней крышкой

Параллельный интерфейс SCSI [ править ]

Внутренние параллельные кабели SCSI обычно представляют собой ленты с двумя или более 50-, 68- или 80-контактными разъемами. Внешние кабели обычно экранированы (но могут и не быть) с 50- или 68-контактными разъемами на каждом конце, в зависимости от поддерживаемой ширины шины SCSI. 80-контактный разъем с одним разъемом (SCA) обычно используется для устройств с возможностью горячей замены.

Fibre Channel [ править ]

Fibre Channel может использоваться для транспортировки информационных блоков SCSI, как определено протоколом Fibre Channel для SCSI (FCP). Эти соединения допускают «горячую» замену и обычно реализуются с помощью оптического волокна.

SCSI с последовательным подключением [ править ]

Последовательный SCSI (SAS) использует модифицированный кабель данных и питания Serial ATA .

iSCSI [ править ]

iSCSI (Internet Small Computer System Interface) обычно использует разъемы и кабели Ethernet в качестве физического транспорта, но может работать через любой физический транспорт, способный передавать IP .

SRP [ править ]

Протокол SCSI RDMA (SRP) - это протокол, который определяет, как передавать команды SCSI через надежное соединение RDMA. Этот протокол может работать через любой физический транспорт с поддержкой RDMA, например InfiniBand или Ethernet при использовании RoCE или iWARP .

USB Attached SCSI [ править ]

USB Attached SCSI позволяет устройствам SCSI использовать универсальную последовательную шину .

Интерфейс автоматизации / привода [ править ]

Интерфейс автоматизации / приводов - транспортный протокол (ADT) используется для соединения съемных носителей, таких как ленточные накопители, с контроллерами библиотек (устройств автоматизации), в которых они установлены. Стандарт ADI определяет использование RS-422 для физических соединений. Стандарт ADT-2 второго поколения определяет iADT, использование протокола ADT через IP-соединения (Интернет-протокол), например, через Ethernet . Стандарты интерфейса автоматизации / привода - команд (ADC, ADC-2 и ADC-3) определяют команды SCSI для этих установок.

Командный протокол SCSI [ править ]

Помимо множества различных аппаратных реализаций, стандарты SCSI также включают обширный набор определений команд. Командная архитектура SCSI была первоначально определена для параллельных шин SCSI, но была перенесена с минимальными изменениями для использования с iSCSI и последовательным SCSI. Другие технологии, использующие набор команд SCSI, включают пакетный интерфейс ATA , класс USB Mass Storage и FireWire SBP-2 .

В терминологии SCSI связь происходит между инициатором и целью . Инициатор отправляет команду цели, которая затем отвечает. Команды SCSI отправляются в блоке дескриптора команд ( CDB ). CDB состоит из однобайтового кода операции, за которым следуют пять или более байтов, содержащих параметры, специфичные для команды.

В конце последовательности команд цель возвращает байт кода состояния, например 00h для успеха, 02h для ошибки (называемого условием проверки ) или 08h для занятости. Когда цель возвращает условие проверки в ответ на команду, инициатор обычно затем выдает команду SCSI Request Sense , чтобы получить квалификатор кода ключа ( KCQ ) от цели. Последовательность проверки условия и проверки запроса включает специальный протокол SCSI, называемый условием условной принадлежности .

Существует четыре категории команд SCSI: N (не данные), W (запись данных от инициатора к цели), R (чтение данных) и B (двунаправленные). Всего существует около 60 различных команд SCSI , из которых наиболее часто используются:

  • Готовность тестового устройства: запрашивает устройство, готово ли оно к передаче данных (диск раскручен, носитель загружен и т. Д.).
  • Запрос: возвращает основную информацию об устройстве.
  • Смысл запроса: возвращает все коды ошибок из предыдущей команды, которая вернула статус ошибки.
  • Отправлять диагностику и получать результаты диагностики: запускает простую самопроверку или специализированный тест, определенный на странице диагностики .
  • Блок запуска / остановки: вращает диски вверх и вниз или загружает / выгружает носители (компакт-диски, магнитную ленту и т. Д.).
  • Емкость чтения: возвращает емкость хранилища.
  • Единица форматирования: подготавливает носитель данных к использованию. На диске произойдет форматирование низкого уровня . Некоторые ленточные накопители стирают ленту в ответ на эту команду.
  • Чтение: (четыре варианта): считывает данные с устройства.
  • Write: (четыре варианта): записывает данные в устройство.
  • Смысл журнала: возвращает текущую информацию со страниц журнала .
  • Контроль режима: возвращает текущие параметры устройства со страниц режима .
  • Выбор режима: установка параметров устройства на странице режима.

Каждому устройству на шине SCSI назначается уникальный идентификационный номер или идентификатор SCSI. Устройства могут включать в себя несколько логических блоков, адрес которых определяется номером логического блока (LUN). Простые устройства имеют только один LUN, более сложные устройства могут иметь несколько LUN.

Запоминающее устройство с «прямым доступом» (т. Е. Дискового типа) состоит из ряда логических блоков, адресованных с помощью адреса логического блока ( LBA ). Типичный LBA равен 512 байтам памяти. Использование LBA со временем эволюционировало, поэтому для чтения и записи данных предусмотрено четыре различных варианта команд. Команды чтения (6) и записи (6) содержат 21-битный адрес LBA. Команды Read (10), Read (12), Read Long, Write (10), Write (12) и Write Long содержат 32-битный адрес LBA плюс различные другие параметры.

Емкость устройства «последовательного доступа» (т. Е. Ленточного) не указана, потому что она зависит, помимо прочего, от длины ленты, которая не определяется машиночитаемым способом. Операции чтения и записи на устройстве последовательного доступа начинаются с текущей позиции ленты, а не с определенного LBA. Размер блока на устройствах с последовательным доступом может быть фиксированным или переменным, в зависимости от конкретного устройства. Ленточные устройства, такие как полудюймовая 9-дорожечная лента , DDS (4-миллиметровые ленты, физически похожие на DAT ), Exabyte и т. Д., Поддерживают блоки переменного размера.

Идентификация устройства [ править ]

Параллельный интерфейс [ править ]

На параллельной шине SCSI устройство (например, хост-адаптер, диск) идентифицируется «SCSI ID», который представляет собой число в диапазоне 0–7 на узкой шине и в диапазоне 0–15 на широкой шине. . На более ранних моделях физическая перемычка или переключатель управляет идентификатором SCSI инициатора ( хост-адаптера ). На современных хост-адаптерах (примерно с 1997 г.) при выполнении операций ввода-вывода для адаптера устанавливается идентификатор SCSI; например, адаптер часто содержит дополнительное ПЗУ.(SCSI BIOS) программа, которая запускается при загрузке компьютера, и в этой программе есть меню, позволяющие оператору выбрать SCSI ID хост-адаптера. В качестве альтернативы хост-адаптер может поставляться с программным обеспечением, которое необходимо установить на хост-компьютер для настройки идентификатора SCSI. Традиционный идентификатор SCSI для хост-адаптера - 7, поскольку этот идентификатор имеет наивысший приоритет во время арбитража шины (даже на 16-битной шине).

Идентификатор SCSI устройства в корпусе для накопителей, имеющем заднюю панель, устанавливается либо перемычками, либо слотом в корпусе, в который устанавливается устройство, в зависимости от модели корпуса. В последнем случае каждый слот на объединительной панели корпуса подает управляющие сигналы на привод для выбора уникального идентификатора SCSI. В корпусе SCSI без объединительной панели часто есть переключатель для каждого диска, позволяющий выбрать его идентификатор SCSI. Корпус упакован с разъемами, которые должны быть вставлены в привод там, где обычно находятся перемычки; переключатель имитирует необходимые перемычки. Хотя не существует стандарта, обеспечивающего такую ​​работу, разработчики приводов обычно устанавливают свои заголовки перемычек в согласованном формате, который соответствует способу реализации этих переключателей.

Установка загрузочного (или первого) жесткого диска на SCSI ID 0 является принятой рекомендацией ИТ-сообщества. SCSI ID 2 обычно используется для дисковода гибких дисков, а SCSI ID 3 - для дисковода компакт-дисков. [12]

Общие [ править ]

Обратите внимание, что целевое устройство SCSI (которое можно назвать «физическим блоком») иногда делится на более мелкие «логические блоки». Например, высокопроизводительная дисковая подсистема может быть одним устройством SCSI, но содержать десятки отдельных дисководов, каждый из которых является логической единицей. Кроме того, RAID-массив может быть одним устройством SCSI, но может содержать множество логических единиц, каждая из которых является «виртуальным» диском - набором полос или зеркальным набором, созданным из частей реальных дисков. SCSI ID, WWN и т. Д. В этом случае идентифицируют всю подсистему, а второй номер, номер логического устройства (LUN), идентифицирует дисковое устройство (реальное или виртуальное) в подсистеме.

Довольно часто, хотя и неправильно, называть логическую единицу «LUN». [13] Соответственно, фактический LUN может называться «номером LUN» или «идентификатором LUN». [14]

В современных транспортных протоколах SCSI существует автоматизированный процесс «обнаружения» идентификаторов. Инициатор SSA (обычно хост-компьютер через «хост-адаптер») «проходит цикл», чтобы определить, какие устройства подключены, а затем присваивает каждому из них 7-битное значение «счетчика переходов». Инициаторы Fibre Channel - Arbitrated Loop (FC-AL) используют LIP (Loop Initialization Protocol) для опроса каждого порта устройства на предмет его WWN ( всемирного имени ). Для iSCSI из-за неограниченного объема (IP) сети процесс довольно сложен. Эти процессы обнаружения происходят во время включения / инициализации, а также при изменении топологии шины позже, например, при добавлении дополнительного устройства.

SCSI имеет механизм идентификации CTL (номер канала, цели или физического устройства, номер логического устройства) для каждого адаптера шины хоста или механизм идентификации HCTL (HBA, Channel, PUN, LUN), один адаптер хоста может иметь более одного канала. [15]

Тип устройства [ править ]

Хотя все контроллеры SCSI могут работать с устройствами хранения для чтения / записи, т. Е. Дисками и лентами, некоторые из них не будут работать с некоторыми другими типами устройств; более старые контроллеры, вероятно, будут более ограничены, [16] иногда их программным драйвером, и больше типов устройств было добавлено по мере развития SCSI. Даже компакт-диски не поддерживаются всеми контроллерами. Тип устройства - это 5-битное поле, сообщаемое командой запроса SCSI ; Определенные типы периферийных устройств SCSI включают, в дополнение ко многим разновидностям запоминающих устройств, принтер, сканер, устройство связи и универсальный тип «процессора» для устройств, не перечисленных иначе.

Услуги по корпусу SCSI [ править ]

В более крупных серверах SCSI дисковые устройства размещаются в интеллектуальном корпусе, который поддерживает службы SCSI Enclosure Services (SES) . Инициатор может взаимодействовать с корпусом с помощью специального набора команд SCSI для доступа к питанию, охлаждению и другим характеристикам, не связанным с данными.

См. Также [ править ]

  • Fibre Channel
  • Список пропускной способности устройства
  • Параллельный SCSI
  • Последовательный SCSI

Заметки [ править ]

  1. ^ Тактовая частота в МГц для параллельногоинтерфейсаили битовая скорость (в секунду) для последовательных интерфейсов.
  2. ^ Для гирляндной цепи: длина шины от конца до конца; для точка-точка, длина одного звена
  3. ^ Включая любые хост-адаптеры (т. Е. Компьютеры считаются устройством)
  4. ^ a b пространственное повторное использование
  5. ^ a b c d e f g h i j k l m полный дуплекс
  6. ^ a b c d e f g h i j k l m в каждом направлении
  7. ^ a b c d e 500 метров для многомодового режима , 10 км для одномодового режима
  8. ^ a b c d 128 на расширитель
  9. ^ на полосу PCIe 3.0
  10. ^ не указано, практическое ограничение USB 3.1
  11. ^ полудуплекс
  12. ^ полудуплекс
  13. ^ через Ethernet , на 10 Гбит / с, MTU 1500
  14. ^ через Ethernet, на 10 Гбит / с, MTU 9000

Ссылки [ править ]

  1. ^ Поле. Книга SCSI . п. 1.
  2. ^ "ANSI INCITS 131, 94-е издание, 2004 г." . global.ihs.com . Проверено 25 апреля 2017 года .
  3. ^ Проект стандарта SASI ANSI, ред. D, 17 февраля 1982 г., стр. ii говорится: «15 сентября 1981 г. первая презентация комитету ANSI X3T9-3 (через 2 недели после объявления в электронном дизайне)».
  4. ^ a b " " Как компьютерные хранилища стали современным бизнесом ", Музей истории компьютеров, 9 марта 2005 г." . Youtube.com . Проверено 11 мая 2014 года .
  5. ^ Стандарт ANSI SCSI, X3.131-1986, 23 июня 1986 г., 2-е, предисловие.
  6. ^ a b Рабочий документ для собрания ANSI 3 марта 1982 г., «СИСТЕМНЫЙ ИНТЕРФЕЙС SASI SHUGART ASSOCIATES, редакция D, 17 февраля 1982 г.»
  7. ^ "Домашняя страница ENDL Inc." . Endl.com. 27 апреля 2014 . Проверено 11 мая 2014 года .
  8. ^ "Коллекция NCR (LSI Logic) в Смитсоновском музее" . Smithsonianchips.si.edu . Проверено 11 мая 2014 года .
  9. ^ «Power Macintosh G3, G4: различия между доступными картами SCSI» . Apple, Inc. 1 апреля 2010 . Проверено 7 июля 2014 года .
  10. Дэвид Аллен (1 июля 2005 г.). «Преимущества последовательного подключения SCSI (SAS)» . Проверено 6 февраля 2015 года .
  11. ^ Shuangbao Пол Ван (10 января 2013). Компьютерная архитектура и безопасность: основы проектирования безопасных компьютерных систем (1-е изд.). ISBN 978-1118168813.
  12. ^ Грот, Дэвид; Дэн Ньюленд (январь 2001 г.). A + Complete Study Guide (2-е изд.). Аламеда, Калифорния, США: l Sybex. п. 183. ISBN. 978-0-7821-4244-0.
  13. ^ "na_lun (1) - Страница руководства для" lun "в NetApp DataONTAP". NetApp . 7 июля 2009 г. Команда lun используется для создания и управления lun [...] Отсутствует или пусто |url=( справка )
  14. ^ "na_lun (1) - Страница руководства для" lun "в NetApp DataONTAP". NetApp . 7 июля 2009 г. Если LUN ID не указан, автоматически выбирается наименьший номер [...]. Отсутствует или пусто |url=( справка )
  15. ^ "Адресация SCSI" . tldp.org . Проверено 4 марта 2021 года .
  16. ^ «Пример старого интерфейса SCSI, который поддерживал только именованные запоминающие устройства» . H30097.www3.hp.com . Проверено 11 мая 2014 года .

Библиография [ править ]

  • Филд, Гэри; Питер Ридж; Джон Ломейер; Герхард Ислингер; Стефан Гролль (2000). Книга SCSI (2-е изд.). Пресс без крахмала. ISBN 978-1-886411-10-4.

Внешние ссылки [ править ]

  • Международный комитет по стандартам информационных технологий: Технический комитет T10 по интерфейсам хранения SCSI (комитет стандартов SCSI)