总线和协议PPT课件.ppt

02SCSI总线和协议 湖北文理学院数学与计算机科学学院 课程目的 2 3 4 1 I O通路 并行SCSI总线 SCSI协议 使用多端口存储设备构建SCSI存储网络示例 1 1I 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 2 从CPU到存储系统的物理I O通路 CPU1 CPU2 CPU3 主存1 主存2 SCSI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 IPLAN IPLAN I O总线 3 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 4 常见SCSI接口有50 68 80针 SCSI SmallComputerSystemInterface 小型计算机系统接口 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 2并行SCSI总线 5 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320MBpsSCSI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 6 SCSI的设备连接 7 SCSI规范版本 SCSI规范的版本有三个SCSI 1 SCSI 2 SCSI 3SCSI 11986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 21994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 31995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 8 9 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 10 SCSI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 11 12 SCSI在RAID中的应用 背板控制器ID 6 SCSI设备ID 5 终结器 SCSI设备ID 4 SCSI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 Firmware Cache 电池 RAID卡 13 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 14 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 15 SCSI连接器 连接器有50 68 80针等种类 内置 16 SCSI电缆 SCSI内部电缆 17 SCSI电缆 SCSI外部电缆 18 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链上的中间设备是不需要使用终结器的 19 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 20 21 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 22 23 lllustrationsofSCSIHardwareSetups Example 1 InternalDevicesonly 24 Example 2 Withasingleexternaldevice 25 Example 3 Withinternal externaldevices 26 3SCSI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 27 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 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 28 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 29 SCSI应用 SCSI传输协议 SCSI物理连接 SCSI应用 SCSI传输协议 SCSI物理连接 Initiator设备 Target设备 互连协议 应用协议 传输协议 传输服务接口 互连服务接口 应用层 传输协议层 互连层 SCSI协议分层模型 30 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 31 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LUNSCSIID 每条通道上最多有16个SCSIID 一个SCSIID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 32 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 33 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 8 SCSI控制器的ID默认为 7 34 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 ContextSwitching 即从一个任务快速切换到另一个任务 35 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 16 ACK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 36 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 37 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 38 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 39 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