02_SCSI总线和协议ppt课件.ppt

1、02 SCSI总线和协议,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,1,1 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）,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,IP

2、LAN,IP LAN,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（Small Computer System Interface，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

3、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,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-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

4、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

5、,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

6、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Fast SCSI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,lllustrations of SCSI Hardware Setups,Example #1: Internal Devi

7、ces only,24,Example #2: With a single external device,25,Example #3: With internal & external devices,26,3 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,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,SCS

8、I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

9、（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LUN SCSI ID：每条通道上最多有16个SCSI ID，一个SCSI ID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

10、级,SCSI ID同时也定义了设备的优先权，SCSI ID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,SCSI ID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（Context Switching） 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,RS

11、T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SCSI ID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