SCSI總線和協(xié)議PPT課件

1、1 I/O通路 I/O技術 實現(xiàn)在計算機和外部設備之間的數(shù)據(jù)交換 SCSI 是CPU到存儲系統(tǒng)的I/O技術之一 SCSI定義了傳輸介質(zhì)（SCSI電纜）和通信協(xié)議（SCSI協(xié)議）第1頁/共45頁從CPU到存儲系統(tǒng)的物理I/O通路CPU1CPU2CPU3主存1主存2SCSI主機總線適配器光纖通道主機總線適配器iSCSI主機總線適配器圖形處理卡以太網(wǎng)適配器系統(tǒng)總線橋接芯片主機I/O總線（PCI）SCSI光纖通道IPLANIPLANI/O總線第2頁/共45頁 系統(tǒng)總線 保證數(shù)據(jù)在CPU和主存儲器之間進行快速的傳遞數(shù)據(jù) 主機I/O總線 上通過橋接芯片連到系統(tǒng)總線 下連接各種外部設備的I/O接口芯片（設備

2、驅(qū)動器） I/O總線 負責與各種外部設備通信 當前用戶I/O總線的最重要的技術： SCSI：可以連接16個設備， 光纖通道：可以連接數(shù)百萬個設備第3頁/共45頁主機適配器SCSI ID 7SCSISCSI總線總線SCSI 陣列陣列ID 0SCSI 陣列陣列ID 5LUN 0LUN 0LUN 1LUN 1LUN 2LUN 2LUN 0LUN 0LUN 1LUN 1數(shù)據(jù)/地址總線控制信號常見SCSI接口有50、68、80針SCSISCSI（Small Computer System InterfaceSmall Computer System Interface，小型計算機系統(tǒng)接口），小型計算機系

3、統(tǒng)接口）是一種為小型機研制的接口技術，用于主機與外部設備之間的連接。是一種為小型機研制的接口技術，用于主機與外部設備之間的連接。2 并行SCSI總線第4頁/共45頁 SCSI規(guī)范 第1個版本發(fā)布于1986年，廣泛用于服務器和高檔PC中。速率從最初的4MBps發(fā)展到現(xiàn)在的320MBps SCSI采用并行傳輸 物理層的傳輸介質(zhì)是一條并行電纜（8、16、32位） 并行總線的問題：飄移現(xiàn)象第5頁/共45頁 SCSI的設備連接SCSI設備設備SCSI設備設備SCSI設備設備SCSI設備設備終結器終結器SCSI總線總線主機和主機和控制器控制器第6頁/共45頁SCSI規(guī)范版本 SCSI規(guī)范的版本有三個SCS

4、I-1、SCSI-2、SCSI-3 SCSI-1 1986年ANSI標準，總線寬度8位，時鐘頻率5MHZ 定義了硬盤、磁帶和其它存儲設備的物理接口、傳輸協(xié)議和標準指令集 SCSI-2 1994年ANSI標準，16位，10MHZ 提高了速度和總線帶寬，支持多線程指令，增加了更多存儲設備類型指令集 SCSI-3 1995年ANSI標準，并包含了一系列的小標準 定義了物理接口、傳輸協(xié)議和SCSI指令集分層 更高的速度類型：Ultra-2/Ultra-160/Ultra-320第7頁/共45頁第8頁/共45頁 SCSI-3是所有存儲協(xié)議的基礎，其它存儲協(xié)議都用到SCSI的指令集第9頁/共45頁SCSI

5、卡 SCSI卡功能是連接和控制多個SCSI設備 種類：通道卡、單通道卡和雙通道卡終 結 器控制芯片BIOS內(nèi)置高密度插座外置高密度插座PCI插座第10頁/共45頁第11頁/共45頁SCSI在RAID中的應用背板控制器ID = 6SCSI設備ID = 5終結器SCSI設備ID = 4SCSI設備ID = 3通 道 A通 道 B指示報警終 結 器SCSI控制器RAID處理器FirmwareCache電 池RAID卡第12頁/共45頁SCSI控制器 SCSI控制器 SCSI總線通過SCSI控制器來和硬盤之類的設備進行通信 SCSI控制器邏輯上可分為一個任務管理單元和多個邏輯單元（LU） SCSI控制

6、器邏輯單元任務管理單元第13頁/共45頁SCSI設備 SCSI設備 通過電纜連接到SCSI控制器 常見的SCSI設備有：電纜Tape DrivesCD-ROMsRobotic LibrariesScannersHard Disks第14頁/共45頁SCSI連接器 連接器有50、68、80針等種類（內(nèi)置）第15頁/共45頁SCSI電纜 SCSI內(nèi)部電纜第16頁/共45頁SCSI電纜 SCSI外部電纜第17頁/共45頁終接器 終接器的作用 SCSI終結器位于SCSI總線的末端，用來減小相互影響的信號，維持SCSI鏈上的電壓恒定 SCSI鏈的最后一個SCSI設備需要使用終結器 SCSI鏈上的中間設備

7、是不需要使用終結器的SCSI設備設備SCSI設備設備SCSI設備設備SCSI設備設備終結器終結器SCSI總線總線主機和主機和控制器控制器第18頁/共45頁 SCSI終接的類型 無源終接： 通常用于在標準時鐘速度下運行、且設備到控制器的距離小于1米的SCSI系統(tǒng)。 有源終接： 用于FastSCSI系統(tǒng)，或設備到SCSI控制器的距離大于1米的系統(tǒng)第19頁/共45頁第20頁/共45頁 SCSI信令與終接方式 單端方式：最大距離可達6米，常用于PC中，已淘汰 高壓差分方式：最長可達25米，常用于服務器 低壓差分方式：最新類型的SCSI線纜，最長可達12米第21頁/共45頁第22頁/共45頁lllust

8、rations of SCSI Hardware Setups Example#1:InternalDevicesonlyTerminate this device2nd SCSI deviceHost adapter (plugged into mainboard)1st SCSI device (closest to the adapter)Verify termination on the host adapter第23頁/共45頁Example #2: With a single external devicePlace terminator cap hereExternal SCSI

9、 devices connect through hereVerify host adapter termination第24頁/共45頁Example #3: With internal & external devicesTerminate these only第25頁/共45頁3 SCSI協(xié)議 SCSI協(xié)議 定義設備如何通過SCSI總線互相通信，它規(guī)定設備怎樣預訂SCSI總線，以及以什么樣的格式傳送數(shù)據(jù)第26頁/共45頁SCSI域 SCSI域： 指SCSI設備間的運行環(huán)境 SCSI域的組成 SCSI設備 SCSI發(fā)起方：生成和發(fā)送SCSI命令和任務管理請求的SCSI端口 SCSI目標方：

10、接收和處理SCSI命令、根據(jù)請求執(zhí)行任務管理的端口 總線：提供數(shù)據(jù)交換第27頁/共45頁SCSI域 一對一的數(shù)據(jù)交換 SCSI協(xié)議是在設備間一對一地進行數(shù)據(jù)交換 SCSI總線上的各個設備是以分時共享的方式使用總線的 發(fā)起方與目標方 一個實際的SCSI域中，必須至少有1個發(fā)起方和1個目標方 發(fā)起方和目標方的定義是從SCSI命令和任務的角度出發(fā)的，而不是以數(shù)據(jù)流動的方向第28頁/共45頁SCSI應用應用SCSI傳輸協(xié)議傳輸協(xié)議SCSI物理連接物理連接SCSI應用應用SCSI傳輸協(xié)議傳輸協(xié)議SCSI物理連接物理連接Initiator 設備設備Target 設備設備互連協(xié)議應用協(xié)議傳輸協(xié)議傳輸服務接口

11、互連服務接口應用層應用層傳輸協(xié)議層傳輸協(xié)議層互連層互連層SCSI協(xié)議分層模型協(xié)議分層模型第29頁/共45頁SCSI協(xié)議模型 SCSI體系結構把發(fā)起方（主機）和目標方（如磁盤）的通信定義為客戶/服務器交換 SCSI客戶：位于主機中，代表上層應用程序、文件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)I/O請求 SCSI服務器：位于目標設備中，對請求做出響應。第30頁/共45頁SCSI尋址機制 操作系統(tǒng)尋址方式： 通道號/目標設備ID/邏輯單元號LUN 一個服務器可以配置多個SCSI卡，一個SCSI也可能有多個總線通道 SCSI通道有兩個重要組成部分：ID和LUN SCSIID：每條通道上最多有16個SCSIID，一個SCSII

12、D對應一個物理設備；每條通道上可以連接15塊SCSI磁盤； LUN：每個ID上最多有32個LUN（邏輯單元），一個LUN對應一個邏輯設備。第31頁/共45頁一條總線上的設備的優(yōu)先級 SCSIID同時也定義了設備的優(yōu)先權，SCSIID優(yōu)先權由高到低的排列順序為？第32頁/共45頁一條總線上的設備的優(yōu)先級 SCSIID優(yōu)先權由高到低的順序排列為：7-6-5-4-3-2-1-0-15-14-13-12-11-10-9-8pSCSI控制器的ID默認為：7第33頁/共45頁SCSI交互方式 SCSI的交互方式：客戶/服務器方式 一個發(fā)起方可以同時發(fā)送多個請求給目標方 上下文切換（ContextSwitc

13、hing） 即從一個任務快速切換到另一個任務第34頁/共45頁SCSI總線信號 總線信號分成二類： 數(shù)據(jù)信號和控制信號啟動設備目標設備REQ信號數(shù)據(jù)總線8/16ACK信號RST信號ATN信號BSY信號MSG信號SEL信號I/O信號C/D信號第35頁/共45頁SCSI總線的使用階段 SCSI總線狀態(tài)的8個階段 空閑階段 仲裁階段 選擇階段 重選階段 消息輸出階段 命令階段 數(shù)據(jù)階段 狀態(tài)階段 消息輸入階段 每一個操作都從空閑階段開始，并以空閑階段結束信息傳送階段信息傳送階段第36頁/共45頁 空閑階段 沒有任何設備使用總線時，總線處于空閑階段 準確地說，當BSY和SEL處于無效狀態(tài)超過400ns

14、時，表明所有設備都釋放總線，總線處于空閑階段 仲裁階段 當一個SCSI設備想使用總線時，將BSY置為有效，并將自已的SCSIID傳到數(shù)據(jù)線上。此時進入仲裁階段 當一個設備獲得總線使用權后，其他參與競爭的設備必須撤銷BSY和自已的ID第37頁/共45頁 選擇階段 啟動設備與指定的目標設備建立聯(lián)系 BSY、SEL、啟動器的ID自仲裁階段后一直保持有效 在選擇階段，啟動器將目標設備的ID送到數(shù)據(jù)總線上，同時ATN有效，表明接下來是消息輸出階段，通知目標設備準備接受總線上的數(shù)據(jù) 其他所有的設備檢測總線，如果發(fā)現(xiàn)自已是目標設備的話，便與啟動器建立聯(lián)系 重選階段 這是目標器重新與啟動器建立連接的過程 目的是繼續(xù)執(zhí)行由啟動器已經(jīng)啟動，并由目標器暫停的操作第38頁/共45頁 通信階段（消息輸出/輸入階段） 采用請求/應答異步傳送方式 這時目標器可以發(fā)送或接收信息 消息的輸入、輸出是相對啟動器而言 命令階段 由啟動器向目標器發(fā)送命令 數(shù)據(jù)階段 啟動器與目標器之間進行數(shù)據(jù)交換 狀態(tài)階段 目標器向啟動器發(fā)送狀態(tài)信號第39頁/共45頁異步傳輸和同步傳輸 異步傳輸 同步傳輸?shù)?0頁/共45頁SCSI命令描述塊 命令格式有二種： 定長格式：有6、10、12、16字節(jié)不同的長度規(guī)格 不定長格式第41頁/共45頁10字節(jié)的定長命令格式B