SCSI协议详解

1、SCSISCSI协议详解 内容提要 SCSI协议的演变 SCSI协议的模型 SCSI协议的通信过程 DASDAS的基本概念 DAS的定义：直接连接存储（Direct Attached Storage，DAS）是一种存储设备与使用存 储空间的服务器通过总线适配器和SCSI/FC线缆直接相连的技术。 主机 存储阵列设备 DASDAS连接协议 ATA（IDE）和SATA 内部DAS最常用 SCSI 并行（主要用于内部DAS ） 串行（主要用于外部DAS） FC 一种高速的网络互连技术 并行SCSISCSI线 并行SCSISCSI协议 SCSI（Small Computer System Interf

2、ace，小型计算机系统接口）最初是一种为小型机研 制的接口技术，用于主机与外部设备之间的连接。 SCSI 总线总线 控制信号控制信号 主机适配器主机适配器 SCSI ID 7 LUN 2LUN 1 LUN 0LUN 1 LUN 0 SCSI 阵列阵列 ID 0 SCSI 阵列阵列 ID 5 数据数据/地址地址 总线总线 并行SCSISCSI技术 SCSI协议是主机与存储通信的基本协议。 DAS使用SCSI协议实现主机与存储设备的互联。 设备A设备B设备C设备D 终端 主机 多点总线 devices SCSI 适配 器 并行SCSISCSI的演变（1/21/2） SCSI-1 定义了线缆长度，信

3、号特性，命令和传输模式； 使用8位窄总线，最大数据传输率为5 MB/s。 SCSI-2 定义了通用命令集（Common Command Set，CCS）； 提高了性能，可靠性，新增了一些特性。 SCSI-3（Ultra SCSI） SCSI最新版本； 由多个相关的标准组成，不再是一个大文件。 并行SCSISCSI的演变（2/22/2） 接口模式接口模式 传输率（传输率（MB/s） 数据频宽（数据频宽（bits）可连接设备数可连接设备数 SCSI-1588 SCSI-21088 SCSI-3(Ultra SCSI)2088 SCSI-3(Ultra Wide SCSI)401616 Ultra

4、2 SCSI801616 Ultra-160 SCSI1601616 Ultra-320 SCSI3201616 Ultra-640 SCSI6401616 SCSISCSI技术传输原理（1/41/4） 当设备B要向设备D传输数据时，数据的发起端（即，设备B）以电信号的方式将数据发送 出去，数据从设备B与总线的接入点发送到总线上。 设备A设备B设备C设备D 主机 SCSI 适配器 终结器 SCSISCSI技术传输原理（2/42/4） 承载着数据的电信号从设备B传输至设备B与总线的交叉点时，将被分成两份，分别向总线 的两个相反的方向进行传输。 设备A设备B设备C设备D 主机 SCSI 适配器 终

5、结器 SCSISCSI技术传输原理（3/43/4） 当信号到达设备D与总线的交叉点时，信号再次被分成两份，一份朝着设备D传输，另一份 则继续朝前传输。 设备A设备B设备C设备D 主机 SCSI 适配器 终结器 SCSISCSI技术传输原理（4/44/4） 设备D收到信号。在总线尽头的终结器将吸收传输给自己的信号。 设备A设备B设备C设备D 主机 SCSI 适配器 终结器 SCSISCSI传输方式 异步传输方式： 两组数据传输之间没有固定的时间间隔。协议采用发送额外的信息或者命令的方式来发起通信。 同步传输方式： 需要一个定时器，数据包会按照定时器设定的时间间隔进行传输。 SCSI IDSCSI

6、 ID与优先级 总线上的每个SCSI设备都有不同的优先级。 8位窄线，则优先级从高到低为： 76543210 16位窄线，则优先级从高到低为： 7654321015141312111098 7 initiator 59313 4 target device SCSI IDSCSI ID与优先级 总线上的每个SCSI设备都有不同的优先级。 8位窄线，则优先级从高到低为： 76543210 16位窄线，则优先级从高到低为： 7654321015141312111098 7 initiator 59313 4 target device SCSISCSI协议寻址 SCSI总线的寻址过程是通过总线号（

7、Bus ID）-设备号（SCSI ID）-逻辑单元号（LUN ID） 来实现的。 逻辑单元号 总线号总线号 区分不同的区分不同的SCSI总线总线 设备设备ID 区分区分SCSI总线上不同的设备总线上不同的设备 区分区分SCSI设备中的子设备设备中的子设备 WindowsWindows系统下查看SCSI IDSCSI ID LinuxLinux系统下查看SCSI IDSCSI ID 在Linux系统的命令行中，输入命令lsscsi,结果如下： 主机上每个SCSI设备都具有一个SCSI地址，该地址由initiator ID（或称为host ID）、bus ID、target ID以及LUN ID组

8、成。 SCSISCSI协议通信过程（1/51/5） SCSI协议在传输过程中需要经历5个阶段。 step1.总线测试:开始总线通信之前，总线必须处于空闲状态。发起连接的设备（启动器） 首先会发一个测试信号来确认总线是否空闲。 启动器目标器总线 测试信号 SCSISCSI协议通信过程（2/52/5） step2.寻址：通过发送方的地址和接收方的地址来确认通信的双方。 启动器目标器总线 测试信号 寻址 SCSISCSI协议通信过程（3/53/5） step3.协商：通信双方协商确定后面数据包的大小和数据包发送的速度。 启动器目标器总线 测试信号 寻址 协商 SCSISCSI协议通信过程（4/54/

9、5） step4.连接：数据包传输阶段。 启动器目标器总线 测试信号 寻址 协商 数据传输 SCSISCSI协议通信过程（5/55/5） step5.断开连接：数据传输完成，释放总线。 启动器目标器总线 测试信号 寻址 协商 数据传输 断开连接 性能提升技术 两个SCSI设备的每次连接通信都要经历5个阶段，由于协商阶段的时间较长，影响了整体 的传输效率。 性能提升技术： 断开重连技术：断开重连技术：同一个启动器与同一个目标器进行通信数据传输时，第一次连接时需要执行五个步骤，再次连接 时可以使用上一次协商结果。 标签指令队列技术：标签指令队列技术：启动器在发送数据时一次发送多个SCSI数据包，目

10、标器设备接收到数据包并存入缓存，释放 总线之后再进行数据包的处理。 SCSISCSI协议模型（1/21/2） n 命令层：也称为应用层。它包括了适用于所有设备的通用指令和某一指定类型命令层：也称为应用层。它包括了适用于所有设备的通用指令和某一指定类型 的设备专用的初级指令。的设备专用的初级指令。 n 传输层：定义了设备间互连和信息共享的标准规则，保障计算机生成的传输层：定义了设备间互连和信息共享的标准规则，保障计算机生成的SCSI指指 令都能够成功的传送到目标端。令都能够成功的传送到目标端。 n 物理层：也称为互连层，定义了如电信号传输方法和数据传输模式之类的接口物理层：也称为互连层，定义了如

11、电信号传输方法和数据传输模式之类的接口 细节。细节。 SCSISCSI协议模型（2/22/2） SCSI应用层应用层 SCSI传输层传输层 SCSI互连层互连层 SCSI应用层应用层 SCSI传输层传输层 SCSI互连层互连层 主机/启动器存储磁盘/目标器 I/O请求 总线连接 命令/数据 C/S SCSI IOSCSI IO读/ /写过程 发起方目标方 通过CDB发送SCSI命令 API接口将用户读操 作转换为SCSI读操 作 在指定逻辑单元中执 行该命令请求的操作 传送数据 数据传输完毕后，发送命令完 成的报告 接收到目标方命令 完成的响应，总线 可恢复到空闲阶段 获得对总线使用权 和对目标方的选择 和寻址 SCSISCSI命令描述块 互连层完成总线连接以及发送方和目标方的选择，传输层协议执行实际的数据传输。 发起方通过命令描述块向目标方发送具体的命令。 命令描述块（CDB-command description block）: 组代码命令码 混杂CDB信息逻辑块地址传送长度参数表长度分配长度 厂商指定保留NACA已废弃链接字段 操作码操作码 第1字节 控制控制码码 第n字节 命令参数命令参数 1n-1字节 SCSISCSI命令描述块 互连层完成总线连接以及