SCSI总线和协议PPT课件

1、1 I/O通路 I/O技术 实现在计算机和外部设备之间的数据交换 SCSI 是CPU到存储系统的I/O技术之一 SCSI定义了传输介质（SCSI电缆）和通信协议（SCSI协议）第1页/共45页从CPU到存储系统的物理I/O通路CPU1CPU2CPU3主存1主存2SCSI主机总线适配器光纤通道主机总线适配器iSCSI主机总线适配器图形处理卡以太网适配器系统总线桥接芯片主机I/O总线（PCI）SCSI光纤通道IPLANIPLANI/O总线第2页/共45页 系统总线 保证数据在CPU和主存储器之间进行快速的传递数据 主机I/O总线 上通过桥接芯片连到系统总线 下连接各种外部设备的I/O接口芯片（设备

2、驱动器） I/O总线 负责与各种外部设备通信 当前用户I/O总线的最重要的技术： SCSI：可以连接16个设备， 光纤通道：可以连接数百万个设备第3页/共45页主机适配器SCSI ID 7SCSISCSI总线总线SCSI 阵列阵列ID 0SCSI 阵列阵列ID 5LUN 0LUN 0LUN 1LUN 1LUN 2LUN 2LUN 0LUN 0LUN 1LUN 1数据/地址总线控制信号常见SCSI接口有50、68、80针SCSISCSI（Small Computer System InterfaceSmall Computer System Interface，小型计算机系统接口），小型计算机系

3、统接口）是一种为小型机研制的接口技术，用于主机与外部设备之间的连接。是一种为小型机研制的接口技术，用于主机与外部设备之间的连接。2 并行SCSI总线第4页/共45页 SCSI规范 第1个版本发布于1986年，广泛用于服务器和高档PC中。速率从最初的4MBps发展到现在的320MBps SCSI采用并行传输 物理层的传输介质是一条并行电缆（8、16、32位） 并行总线的问题：飘移现象第5页/共45页 SCSI的设备连接SCSI设备设备SCSI设备设备SCSI设备设备SCSI设备设备终结器终结器SCSI总线总线主机和主机和控制器控制器第6页/共45页SCSI规范版本 SCSI规范的版本有三个SCS

4、I-1、SCSI-2、SCSI-3 SCSI-1 1986年ANSI标准，总线宽度8位，时钟频率5MHZ 定义了硬盘、磁带和其它存储设备的物理接口、传输协议和标准指令集 SCSI-2 1994年ANSI标准，16位，10MHZ 提高了速度和总线带宽，支持多线程指令，增加了更多存储设备类型指令集 SCSI-3 1995年ANSI标准，并包含了一系列的小标准 定义了物理接口、传输协议和SCSI指令集分层 更高的速度类型：Ultra-2/Ultra-160/Ultra-320第7页/共45页第8页/共45页 SCSI-3是所有存储协议的基础，其它存储协议都用到SCSI的指令集第9页/共45页SCSI

5、卡 SCSI卡功能是连接和控制多个SCSI设备 种类：通道卡、单通道卡和双通道卡终 结 器控制芯片BIOS内置高密度插座外置高密度插座PCI插座第10页/共45页第11页/共45页SCSI在RAID中的应用背板控制器ID = 6SCSI设备ID = 5终结器SCSI设备ID = 4SCSI设备ID = 3通 道 A通 道 B指示报警终 结 器SCSI控制器RAID处理器FirmwareCache电 池RAID卡第12页/共45页SCSI控制器 SCSI控制器 SCSI总线通过SCSI控制器来和硬盘之类的设备进行通信 SCSI控制器逻辑上可分为一个任务管理单元和多个逻辑单元（LU） SCSI控制

6、器逻辑单元任务管理单元第13页/共45页SCSI设备 SCSI设备 通过电缆连接到SCSI控制器 常见的SCSI设备有：电缆Tape DrivesCD-ROMsRobotic LibrariesScannersHard Disks第14页/共45页SCSI连接器 连接器有50、68、80针等种类（内置）第15页/共45页SCSI电缆 SCSI内部电缆第16页/共45页SCSI电缆 SCSI外部电缆第17页/共45页终接器 终接器的作用 SCSI终结器位于SCSI总线的末端，用来减小相互影响的信号，维持SCSI链上的电压恒定 SCSI链的最后一个SCSI设备需要使用终结器 SCSI链上的中间设备

7、是不需要使用终结器的SCSI设备设备SCSI设备设备SCSI设备设备SCSI设备设备终结器终结器SCSI总线总线主机和主机和控制器控制器第18页/共45页 SCSI终接的类型 无源终接： 通常用于在标准时钟速度下运行、且设备到控制器的距离小于1米的SCSI系统。 有源终接： 用于FastSCSI系统，或设备到SCSI控制器的距离大于1米的系统第19页/共45页第20页/共45页 SCSI信令与终接方式 单端方式：最大距离可达6米，常用于PC中，已淘汰 高压差分方式：最长可达25米，常用于服务器 低压差分方式：最新类型的SCSI线缆，最长可达12米第21页/共45页第22页/共45页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页/共45页Example #2: With a single external devicePlace terminator cap hereExternal SCSI

9、 devices connect through hereVerify host adapter termination第24页/共45页Example #3: With internal & external devicesTerminate these only第25页/共45页3 SCSI协议 SCSI协议 定义设备如何通过SCSI总线互相通信，它规定设备怎样预订SCSI总线，以及以什么样的格式传送数据第26页/共45页SCSI域 SCSI域： 指SCSI设备间的运行环境 SCSI域的组成 SCSI设备 SCSI发起方：生成和发送SCSI命令和任务管理请求的SCSI端口 SCSI目标方：

10、接收和处理SCSI命令、根据请求执行任务管理的端口 总线：提供数据交换第27页/共45页SCSI域 一对一的数据交换 SCSI协议是在设备间一对一地进行数据交换 SCSI总线上的各个设备是以分时共享的方式使用总线的 发起方与目标方 一个实际的SCSI域中，必须至少有1个发起方和1个目标方 发起方和目标方的定义是从SCSI命令和任务的角度出发的，而不是以数据流动的方向第28页/共45页SCSI应用应用SCSI传输协议传输协议SCSI物理连接物理连接SCSI应用应用SCSI传输协议传输协议SCSI物理连接物理连接Initiator 设备设备Target 设备设备互连协议应用协议传输协议传输服务接口

11、互连服务接口应用层应用层传输协议层传输协议层互连层互连层SCSI协议分层模型协议分层模型第29页/共45页SCSI协议模型 SCSI体系结构把发起方（主机）和目标方（如磁盘）的通信定义为客户/服务器交换 SCSI客户：位于主机中，代表上层应用程序、文件系统和操作系统I/O请求 SCSI服务器：位于目标设备中，对请求做出响应。第30页/共45页SCSI寻址机制 操作系统寻址方式： 通道号/目标设备ID/逻辑单元号LUN 一个服务器可以配置多个SCSI卡，一个SCSI也可能有多个总线通道 SCSI通道有两个重要组成部分：ID和LUN SCSIID：每条通道上最多有16个SCSIID，一个SCSII

12、D对应一个物理设备；每条通道上可以连接15块SCSI磁盘； LUN：每个ID上最多有32个LUN（逻辑单元），一个LUN对应一个逻辑设备。第31页/共45页一条总线上的设备的优先级 SCSIID同时也定义了设备的优先权，SCSIID优先权由高到低的排列顺序为？第32页/共45页一条总线上的设备的优先级 SCSIID优先权由高到低的顺序排列为：7-6-5-4-3-2-1-0-15-14-13-12-11-10-9-8pSCSI控制器的ID默认为：7第33页/共45页SCSI交互方式 SCSI的交互方式：客户/服务器方式 一个发起方可以同时发送多个请求给目标方 上下文切换（ContextSwitc

13、hing） 即从一个任务快速切换到另一个任务第34页/共45页SCSI总线信号 总线信号分成二类： 数据信号和控制信号启动设备目标设备REQ信号数据总线8/16ACK信号RST信号ATN信号BSY信号MSG信号SEL信号I/O信号C/D信号第35页/共45页SCSI总线的使用阶段 SCSI总线状态的8个阶段 空闲阶段 仲裁阶段 选择阶段 重选阶段 消息输出阶段 命令阶段 数据阶段 状态阶段 消息输入阶段 每一个操作都从空闲阶段开始，并以空闲阶段结束信息传送阶段信息传送阶段第36页/共45页 空闲阶段 没有任何设备使用总线时，总线处于空闲阶段 准确地说，当BSY和SEL处于无效状态超过400ns

14、时，表明所有设备都释放总线，总线处于空闲阶段 仲裁阶段 当一个SCSI设备想使用总线时，将BSY置为有效，并将自已的SCSIID传到数据线上。此时进入仲裁阶段 当一个设备获得总线使用权后，其他参与竞争的设备必须撤销BSY和自已的ID第37页/共45页 选择阶段 启动设备与指定的目标设备建立联系 BSY、SEL、启动器的ID自仲裁阶段后一直保持有效 在选择阶段，启动器将目标设备的ID送到数据总线上，同时ATN有效，表明接下来是消息输出阶段，通知目标设备准备接受总线上的数据 其他所有的设备检测总线，如果发现自已是目标设备的话，便与启动器建立联系 重选阶段 这是目标器重新与启动器建立连接的过程 目的是继续执行由启动器已经启动，并由目标器暂停的操作第38页/共45页 通信阶段（消息输出/输入阶段） 采用请求/应答异步传送方式 这时目标器可以发送或接收信息 消息的输入、输出是相对启动器而言 命令阶段 由启动器向目标器发送命令 数据阶段 启动器与目标器之间进行数据交换 状态阶段 目标器向启动器发送状态信号第39页/共45页异步传输和同步传输 异步传输 同步传输第40页/共45页SCSI命令描述块 命令格式有二种： 定长格式：有6、10、12、16字节不同的长度规格 不定长格式第41页/共45页10字节的定长命令格式B