SCSI - SCSI

Small Computer System Interface ( SCSI , / s k ʌ z i / SKUZ -EE ) je sada standardů pro fyzické připojení a přenos dat mezi počítači a periferními zařízeními . Standardy SCSI definují příkazy , protokoly, elektrická, optická a logická rozhraní . Standard SCSI definuje sady příkazů pro konkrétní typy periferních zařízení ; přítomnost „neznámého“ jako jednoho z těchto typů znamená, že teoreticky může být použit jako rozhraní pro téměř jakékoli zařízení, ale standard je vysoce pragmatický a zaměřený na komerční požadavky. Počáteční paralelní SCSI se nejčastěji používalo pro jednotky pevných disků a páskové jednotky , ale může připojit širokou škálu dalších zařízení, včetně skenerů a jednotek CD , i když ne všechny ovladače zvládnou všechna zařízení.

Rodový standard SCSI, X3.131-1986, obecně označovaný jako SCSI-1, byl publikován technickou komisí X3T9 Amerického národního normalizačního institutu (ANSI) v roce 1986. SCSI-2 byl vydán v srpnu 1990 jako X3.T9 .2/86-109, s dalšími revizemi v roce 1994 a následným přijetím mnoha rozhraní. Další upřesnění vedla ke zlepšení výkonu a podpoře stále rostoucí kapacity datových úložišť.

Dějiny

Paralelní rozhraní

SCSI je odvozeno od „SASI“, „ systémového rozhraní Shugart Associates “, vyvinutého počátkem roku 1979 a zveřejněného v roce 1981. Larry Boucher je považován za „otce“ SASI a nakonec SCSI díky své průkopnické práci nejprve ve společnosti Shugart Associates a pak ve společnosti Adaptec .

Řadič SASI poskytoval most mezi nízkoúrovňovým rozhraním pevného disku a hostitelským počítačem, který potřeboval číst bloky dat. Desky řadiče SASI měly obvykle velikost jednotky pevného disku a byly obvykle fyzicky namontovány na šasi jednotky. SASI, který byl použit v minipočítačích a raných mikropočítačích, definoval rozhraní jako použití 50kolíkového konektoru s plochým páskem, který byl přijat jako konektor SCSI-1. SASI je plně kompatibilní s podmnožinou SCSI-1, takže mnoho, ne-li všechny, tehdy existující řadiče SASI byly kompatibilní s SCSI-1.

Minimálně do února 1982 vyvinula ANSI specifikaci jako „SASI“ a „Shugart Associates System Interface“, nicméně výbor dokumentující normu nedovolil, aby byla pojmenována po společnosti. Téměř celý den byl věnován souhlasu s pojmenováním standardního „Small Computer System Interface“, který Boucher zamýšlel vyslovovat jako „sexy“, ale Dal Allan z ENDL prohlásil novou zkratku za „scuzzy“ a to se zaseklo.

Řada společností, jako je NCR Corporation , Adaptec a Optimem, byla prvními podporovateli SCSI. V zařízení NCR ve Wichitě v Kansasu se všeobecně předpokládá, že vyvinul první řadič SCSI v oboru; poprvé to fungovalo.

Odkaz „malý“ v „rozhraní malého počítačového systému“ je historický; od poloviny devadesátých let je SCSI k dispozici i na těch největších počítačových systémech.

Od své standardizace v roce 1986 se SCSI běžně používá v počítačových linkách Amiga , Atari , Apple Macintosh a Sun Microsystems a serverových systémech PC. Apple začal používat levnější paralelní ATA (PATA, také známý jako IDE ) pro své low-endové stroje s Macintosh Quadra 630 v roce 1994 a přidal jej do svých špičkových desktopů počínaje Power Macintosh G3 v roce 1997. Apple upustil palubní SCSI zcela ve prospěch IDE a FireWire s (Blue & White) Power Mac G3 v roce 1999, a přitom stále nabízel jako alternativu hostitelský adaptér PCI SCSI až u modelů Power Macintosh G4 (AGP Graphics). Společnost Sun přešla na nižší řady na Serial ATA (SATA). Commodore zahrnoval SCSI na systémech Amiga 3000/3000T a byl to doplněk k předchozím modelům Amiga 500/2000. Počínaje systémy Amiga 600/1200/4000 Commodore přešel na rozhraní IDE. Atari zahrnovalo standard SCSI do počítačových modelů Atari MEGA STE , Atari TT a Atari Falcon . SCSI nikdy nebylo v levném světě počítačů IBM oblíbené, a to kvůli nižším nákladům a adekvátnímu výkonu standardu pevného disku ATA. Jednotky SCSI a dokonce i SCSI RAID se však staly běžnými v pracovních stanicích PC pro produkci videa nebo zvuku.

Moderní SCSI

Nedávné fyzické verze SCSI- Serial Attached SCSI (SAS), SCSI-nadměrně Fibre Channel Protocol (FCP) a USB Attached SCSI (UAS), přestávka od tradiční paralelní SCSI sběrnici a provést přenos dat přes sériové komunikace pomocí bodu -bodové odkazy. Ačkoli velká část dokumentace SCSI hovoří o paralelním rozhraní, veškerá moderní vývojová úsilí používají sériová rozhraní. Sériová rozhraní mají oproti paralelnímu SCSI řadu výhod, včetně vyšších datových rychlostí, zjednodušené kabeláže, delšího dosahu, lepší izolace chyb a plně duplexní funkce. Hlavním důvodem přechodu na sériová rozhraní je problém se zkosením hodin vysokorychlostních paralelních rozhraní, díky čemuž jsou rychlejší varianty paralelního SCSI náchylné k problémům způsobeným kabeláží a ukončováním.

Non-fyzikální iSCSI chrání základní SCSI vzor , obzvláště příkaz set, téměř beze změny, díky zapuštění SCSI-3 přes TCP / IP . Proto iSCSI používá místo fyzických odkazů logická připojení a může běžet nad jakoukoli sítí podporující IP. Vlastní fyzické odkazy jsou realizovány na nižších síťových vrstvách , nezávisle na iSCSI. Převážně se používá ethernet, který má také sériovou povahu.

SCSI je populární na vysoce výkonných pracovních stanicích, serverech a úložných zařízeních. Téměř všechny subsystémy RAID na serverech používají nějaký druh pevných disků SCSI po celá desetiletí (původně Parallel SCSI, interim Fibre Channel, v poslední době SAS), ačkoli řada výrobců nabízí jako levnější variantu subsystémy RAID na bázi SATA . SAS navíc nabízí kompatibilitu se zařízeními SATA, což vytváří mnohem širší škálu možností pro subsystémy RAID spolu s existencí jednotek Nearline SAS (NL-SAS). Místo SCSI moderní stolní počítače a notebooky obvykle používají rozhraní SATA pro interní pevné disky, přičemž NVMe přes PCIe získává na popularitě, protože SATA může zužovat moderní jednotky SSD .

Rozhraní

SCSI je k dispozici v celé řadě rozhraní. První byl paralelní SCSI (také nazývaný SCSI Parallel Interface nebo SPI), který používá návrh paralelní sběrnice . Od roku 2005 byl SPI postupně nahrazen Serial Attached SCSI (SAS), který používá sériový design, ale zachovává si další aspekty technologie. Mnoho dalších rozhraní, která nespoléhají na úplné standardy SCSI, stále implementuje protokol příkazu SCSI ; jiní upouštějí od fyzické implementace úplně při zachování architektonického modelu SCSI . iSCSI například používá TCP/IP jako transportní mechanismus, který se nejčastěji přenáší přes gigabitový ethernet nebo rychlejší síťová spojení.

Rozhraní SCSI byla často součástí počítačů různých výrobců pro použití v operačních systémech Microsoft Windows , klasický Mac OS , Unix , Commodore Amiga a Linux , a to buď implementována na základní desce, nebo pomocí zásuvných adaptérů. S příchodem jednotek SAS a SATA bylo poskytování paralelního SCSI na základních deskách ukončeno.

Paralelní SCSI

Zpočátku bylo SCSI Parallel Interface (SPI) jediným rozhraním využívajícím protokol SCSI. Jeho standardizace začala jako jednobodová 8bitová sběrnice v roce 1986 s přenosem až 5 MB/s a vyvinula se v 16bitovou sběrnici nízkého napětí s rozlišením až 320 MB/s. Poslední standard SPI-5 z roku 2003 také definoval rychlost 640 MB/s, kterou se nepodařilo realizovat.

Specifikace paralelního SCSI zahrnují několik režimů synchronního přenosu pro paralelní kabel a asynchronní režim. Asynchronní režim je klasický protokol požadavek/potvrzení, který umožňuje systémům s pomalou sběrnicí nebo jednoduchým systémům používat také zařízení SCSI. Rychlejší synchronní režimy se používají častěji.

Rozhraní SCSI

Rozhraní	Alternativní názvy	Specifikační orgán / dokument	Šířka (bity)	Hodiny	Kód linky	Maximum
						Propustnost	Délka	Zařízení
Ultra-320 SCSI	Ultra-4; Rychle-160	SPI-5 (INCITS 367-2003)	16	80 MHz DDR	žádný	320 MB/s (2560 Mbit/s)	12 m	16
SSA	Sériová architektura úložiště	T10 / INCITS 309-1997	seriál	200 Mbit/s	8b10b	20 MB/s (160 Mbit/s)	25 m	96
SSA 40		T10 / INCITS 309-1997	seriál	400 Mbit/s		40 MB/s (320 Mbit/s)	25 m	96
Fibre Channel 1 Gbit	1 GFC	Návrh T11 / X3T11 / 94-175v0 FC-PH, revize 4.3	seriál	1,0625 Gbit/s	8b10b	98,4 MB/s (850 Mbit/s)	500 m / 10 km	127 ( FC-AL ) 2 24  ( FC-SW )
Fibre Channel 2 Gbit	2 GFC	T11 / X3T11 / 96-402v0 FC-PH-2, rev. 7.4	seriál	2,125 Gbit/s		197 MB/s (1700 Mbit/s)	500 m / 10 km	127/2 24
Fibre Channel 4 Gbit	4 GFC	T11 / INCITS Project 2118-D / Rev 6.10	seriál	4,25 Gbit/s		394 MB/s (3400 Mbit/s)	500 m / 10 km	127/2 24
Fibre Channel 8 Gbit	8 GFC	T11 / INCITS Project 2118-D / Rev 6.10	seriál	8,5 Gbit/s		788 MB/s (6800 Mbit/s)	500 m / 10 km	127/2 24
Fibre Channel 16 Gbit	16 GFC	T11 / INCITS Project 2118-D / Rev 6.10	seriál	14,025 Gbit/s	64b66b	1575 MB/s (13 600 Mbit/s)	500 m / 10 km	127/2 24
SAS 1.1	Sériově připojené SCSI	T10 / INCITS 417-2006	seriál	3 Gbit/s	8b10b	300 MB/s (2400 Mbit/s)	6 m	16 256
SAS 2.1		T10 / INCITS 478-2011	seriál	6 Gbit/s		600 MB/s (4800 Mbit/s)	6 m	16 256
SAS 3.0		T10 / INCITS 519	seriál	12 Gbit/s		1200 MB/s (9600 Mbit/s)	6 m	16 256
SAS 4.0		T10 / INCITS 534 (návrh)	seriál	22,5 Gbit/s	128b150b	2400 MB/s (19200 Mbit/s)	tbd	16 256
IEEE 1394-2008	Firewire S3200, i.Link, Serial Bus Protocol (SBP)	IEEE Std. 1394-2008	seriál	3,145728 Gbit/s	8b10b	315 MB/s (2517 Mbit/s)	4,5 m	63
SCSI Express	SCSI přes PCIe (SOP)	T10 / INCITS 489	seriál	8  GT/s ( PCIe  3.0)	128b130b	985 MB/s (7877 Mbit/s)	krátký, pouze backplane	2 58
USB připojené SCSI 2	UAS-2	T10 / INCITS 520	seriál	10 Gbit/s ( USB 3.1 )	128b132b	~ 1 200 MB/s (~ 9 500 Mbit/s)	3 m	127
ATAPI přes Parallel ATA	Rozhraní paketů ATA	T13 / NCITS 317-1998	16	33 MHz DDR	žádný	133 MB/s (1 064 Mbit/s)	457 mm (18 palců)	2
ATAPI přes Serial ATA			seriál	6 Gbit/s	8b10b	600 MB/s (4800 Mbit/s)	1 m	1 (15 s multiplikátorem portů )
iSCSI	Internetové rozhraní malého počítače, SCSI přes IP	IETF  / RFC 7143	většinou sériové	v závislosti na implementaci a síti		1 187 MB/s nebo 1 239 MB/s	v závislosti na implementaci a síti	2 128 ( IPv6 )
SRP	Protokol SCSI RDMA (SCSI přes InfiniBand a podobné)	T10 / INCITS 365-2002	v závislosti na implementaci a síti

Kabeláž

Paralelní rozhraní SCSI

Interní paralelní kabely SCSI jsou obvykle pásky s připojenými dvěma nebo více 50–, 68– nebo 80 – pinovými konektory. Externí kabely jsou obvykle stíněné (ale nemusí) s 50– nebo 68pólovými konektory na každém konci, v závislosti na podporované šířce konkrétní sběrnice SCSI. Pro zařízení připojitelná za provozu se obvykle používá 80kolíkový adaptér s jedním konektorem (SCA)

Fibre Channel

Fibre Channel lze použít k přepravě informačních jednotek SCSI, jak je definováno protokolem Fibre Channel Protocol for SCSI (FCP). Tato připojení lze připojit za provozu a obvykle se realizují pomocí optických vláken.

Sériově připojené SCSI

Sériově připojený SCSI (SAS) používá upravený datový a napájecí kabel Serial ATA .

iSCSI

iSCSI (Internet Small Computer System Interface) obvykle používá jako fyzický přenos ethernetové konektory a kabely, ale může běžet přes jakýkoli fyzický přenos schopný přenášet IP .

SRP

SCSI RDMA Protocol (SRP) je protokol, který určuje, jak přepravovat příkazy SCSI přes spolehlivé spojení RDMA. Tento protokol může běžet přes jakýkoli fyzický přenos podporující RDMA, např. InfiniBand nebo Ethernet při použití RoCE nebo iWARP .

USB připojené SCSI

USB připojené SCSI umožňuje zařízením SCSI používat Universal Serial Bus .

Rozhraní automatizace/pohonu

Rozhraní Automation/Drive Interface - Transport Protocol (ADT) se používá k propojení zařízení vyměnitelných médií, jako jsou páskové jednotky, s řadiči knihoven (automatizačních zařízení), ve kterých jsou nainstalovány. Standard ADI specifikuje použití RS-422 pro fyzická připojení. Druhá generace standardu ADT-2 definuje iADT, použití protokolu ADT přes připojení IP (internetový protokol), například přes ethernet . Rozhraní Automation/Drive Interface-Commands (ADC, ADC-2 a ADC-3) definuje příkazy SCSI pro tyto instalace.

Příkazový protokol SCSI

Kromě mnoha různých hardwarových implementací obsahují standardy SCSI také rozsáhlou sadu definic příkazů. Architektura příkazů SCSI byla původně definována pro paralelní sběrnice SCSI, ale byla přenesena s minimální změnou pro použití s ​​iSCSI a sériovým SCSI. Mezi další technologie, které používají sadu příkazů SCSI, patří rozhraní ATA Packet Interface , třída USB Mass Storage a FireWire SBP-2 .

V terminologii SCSI probíhá komunikace mezi iniciátorem a cílem . Iniciátor vyšle na cíl příkaz , který pak odpoví. Příkazy SCSI jsou odesílány v bloku CDB (Command Descriptor Block ). CDB se skládá z jednobajtového operačního kódu následovaného pěti nebo více bajty obsahujícími parametry specifické pro příkaz.

Na konci posloupnosti příkazů cíl vrátí bajt stavového kódu , například 00h pro úspěch, 02h pro chybu (nazývá se kontrolní podmínka ) nebo 08h pro zaneprázdnění. Když cíl v reakci na příkaz vrátí podmínku kontroly, iniciátor obvykle poté vydá příkaz SCSI Request Sense, aby z cíle získal kvalifikátor klíčového kódu ( KCQ ). Sekvence Check Condition a Request Sense zahrnuje speciální protokol SCSI, který se nazývá Podmíněná podmínka věrnosti .

Existují čtyři kategorie příkazů SCSI: N (bez dat), W (zápis dat z iniciátoru do cíle), R (čtení dat) a B (obousměrné). Celkem existuje asi 60 různých příkazů SCSI , přičemž nejčastěji používané jsou:

• Testovací jednotka připravena: Dotáže se zařízení, aby zjistilo, zda je připraveno na přenos dat (disk se roztočil, vložené médium atd.).
• Poptávka: Vrátí základní informace o zařízení.
• Požadavek na smysl: Vrací všechny chybové kódy z předchozího příkazu, který vrátil chybový stav.
• Odeslat diagnostiku a přijmout výsledky diagnostiky: spustí jednoduchý autotest nebo specializovaný test definovaný na diagnostické stránce .
• Jednotka Start/Stop: Točí disky nahoru a dolů nebo načítá/vykládá média (CD, kazeta atd.).
• Kapacita čtení: Vrátí kapacitu úložiště.
• Formátovací jednotka: Připravuje paměťové médium k použití. Na disku dojde k formátování nízké úrovně . Některé páskové jednotky v reakci na tento příkaz pásku vymažou.
• Číst: (čtyři varianty): Čte data ze zařízení.
• Zápis: (čtyři varianty): Zapisuje data do zařízení.
• Log sense: Vrací aktuální informace ze stránek protokolu .
• Smysl režimu: Vrací aktuální parametry zařízení ze stránek režimu .
• Výběr režimu: Nastaví parametry zařízení na stránce režimu.

Každému zařízení na sběrnici SCSI je přiřazeno jedinečné identifikační číslo nebo ID SCSI. Zařízení mohou zahrnovat více logických jednotek, které jsou adresovány číslem logické jednotky (LUN). Jednoduchá zařízení mají pouze jednu LUN, složitější zařízení mohou mít více LUN.

Úložné zařízení s „přímým přístupem“ (tj. Typ disku) se skládá z několika logických bloků, adresovaných adresou logického bloku ( LBA ). Typický LBA odpovídá 512 bytům úložiště. Využití LBA se v průběhu času vyvíjelo, a proto jsou pro čtení a zápis dat k dispozici čtyři různé varianty příkazů. Příkazy Read (6) a Write (6) obsahují 21bitovou adresu LBA. Příkazy Read (10), Read (12), Read Long, Write (10), Write (12) a Write Long obsahují 32bitovou adresu LBA a různé další možnosti parametrů.

Kapacita zařízení se „sekvenčním přístupem“ (tj. Páskového typu) není specifikována, protože závisí mimo jiné na délce pásky, která není strojově čitelným způsobem identifikována. Operace čtení a zápisu na zařízení se sekvenčním přístupem začínají na aktuální pozici pásky, nikoli na konkrétním LBA. Velikost bloku na zařízeních se sekvenčním přístupem může být pevná nebo proměnná v závislosti na konkrétním zařízení. Pásková zařízení, jako je půlpalcová 9stopá páska , DDS ( 4mm pásky fyzicky podobné DAT ), Exabyte atd., Podporují proměnné velikosti bloků.

Identifikace zařízení

Paralelní rozhraní

Na paralelní sběrnici SCSI je zařízení (např. Hostitelský adaptér, disková jednotka) identifikováno „SCSI ID“, což je číslo v rozsahu 0–7 na úzké sběrnici a v rozsahu 0–15 na široké sběrnici . U starších modelů ovládá fyzické propojky nebo přepínače SCSI ID iniciátoru ( hostitelský adaptér ). U moderních hostitelských adaptérů (přibližně od roku 1997) nastavování I/O na adaptéru nastavuje ID SCSI; například adaptér často obsahuje program Option ROM (SCSI BIOS), který se spustí při spuštění počítače a tento program má nabídky, které umožňují operátorovi zvolit ID SCSI hostitelského adaptéru. Alternativně může být hostitelský adaptér dodáván se softwarem, který musí být nainstalován v hostitelském počítači, aby bylo možné konfigurovat ID SCSI. Tradiční SCSI ID pro hostitelský adaptér je 7, protože toto ID má nejvyšší prioritu během arbitráže sběrnice (i na 16bitové sběrnici).

ID SCSI zařízení v krytu jednotky, které má zadní rovinu, se nastavuje buď propojkami, nebo slotem v krytu, do kterého je zařízení nainstalováno, v závislosti na modelu skříně. V druhém případě každý slot v zadní rovině skříně dodává řídicí signály do jednotky pro výběr jedinečného ID SCSI. Skříň SCSI bez zadní roviny má často přepínač pro každý disk pro výběr SCSI ID jednotky. Kryt je zabalen s konektory, které musí být zapojeny do jednotky, kde jsou obvykle umístěny propojky; přepínač emuluje potřebné propojky. I když neexistuje žádný standard, který by to fungoval, konstruktéři pohonů obvykle nastavují záhlaví propojek v konzistentním formátu, který odpovídá způsobu, jakým tyto přepínače implementují.

Nastavení zaváděcího (nebo prvního) pevného disku na SCSI ID 0 je přijatým doporučením komunity IT. SCSI ID 2 je obvykle vyčleněno pro disketovou jednotku, zatímco SCSI ID 3 je obvykle pro jednotku CD-ROM.

Všeobecné

Všimněte si, že cílové zařízení SCSI (kterému lze říkat „fyzická jednotka“) je někdy rozděleno na menší „logické jednotky“. Například diskový subsystém vyšší třídy může být jedno zařízení SCSI, ale může obsahovat desítky jednotlivých diskových jednotek, z nichž každá je logickou jednotkou. Pole RAID může být dále jediným zařízením SCSI, ale může obsahovat mnoho logických jednotek, z nichž každá je „virtuální“ disk - sada pruhů nebo sada zrcadel vytvořená z částí skutečných diskových jednotek. ID SCSI, WWN atd. V tomto případě identifikuje celý subsystém a druhé číslo, číslo logické jednotky (LUN) identifikuje diskové zařízení (skutečné nebo virtuální) v rámci subsystému.

Je zcela běžné, i když nesprávné, označovat samotnou logickou jednotku jako „LUN“. V souladu s tím může být skutečná LUN nazývána „číslo LUN“ nebo „LUN id“.

V moderních transportních protokolech SCSI existuje automatizovaný proces „zjišťování“ ID. Iniciátor SSA (obvykle hostitelský počítač prostřednictvím „hostitelského adaptéru“) „projde smyčku“, aby určil, jaká zařízení jsou připojena, a poté každému přiřadí 7bitovou hodnotu „počet skoků“. Iniciátoři Fibre Channel -Arbitrated Loop (FC-AL) používají LIP (Loop Initialization Protocol) k dotazování každého portu zařízení pro jeho WWN ( World Wide Name ). U iSCSI je proces kvůli neomezenému rozsahu (IP) sítě poměrně komplikovaný. K těmto procesům zjišťování dochází při zapnutí/inicializaci a také v případě, že se topologie sběrnice později změní, například pokud je přidáno další zařízení.

SCSI má identifikační mechanismus CTL (číslo kanálu, cíle nebo fyzické jednotky, číslo logické jednotky) na adaptér hostitelské sběrnice nebo identifikační mechanismus HCTL (HBA, Channel, PUN, LUN), jeden hostitelský adaptér může mít více než jeden kanál.

Typ zařízení

Zatímco všechny řadiče SCSI mohou pracovat s úložnými zařízeními pro čtení/zápis, tj. S diskem a páskou, některé nebudou fungovat s některými jinými typy zařízení; starší řadiče budou pravděpodobně omezenější, někdy také softwarem ovladačů, a podle vývoje SCSI bylo přidáno více typů zařízení. Ani disky CD-ROM nejsou zpracovávány všemi řadiči. Typ zařízení je 5bitové pole hlášené příkazem SCSI Inquiry Command ; definované typy periferních zařízení SCSI zahrnují kromě mnoha různých typů úložných zařízení také tiskárnu, skener, komunikační zařízení a univerzální typ „procesoru“ pro zařízení, která nejsou jinak uvedena.

Služby skříně SCSI

Na větších serverech SCSI jsou zařízení diskových jednotek umístěna v inteligentní skříni, která podporuje služby SCSI Enclosure Services (SES) . Iniciátor může komunikovat s krytem pomocí specializované sady příkazů SCSI pro přístup k napájení, chlazení a dalším nedatovým charakteristikám.

Viz také

• Fibre Channel
• Seznam šířek pásma zařízení
• Paralelní SCSI
• Sériově připojený SCSI

Poznámky

Reference

Bibliografie

externí odkazy