OPT-150
小型计算机系统接口 (SCSI)
OPT-150
SCSI
• 概述/发展历史/标准 • 体系结构 • 指令描述块 (CDB)
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I/O 通道
• 在计算机和用于存储数据的设备之间使用的传输技术 • 在计算机内部，或扩展至外部的存储设备 • 存储设备可由连接的主机或其它存储设备访问 • 例如：SCSI、光纤通道、ESCON
网络
• 无连接 • 逻辑电路 • 不可靠的传输 • 高连接 • 更高的延迟 • 更远的距离 • 基于软件
光纤通道
• 电路和分组交换 • 可靠性传输 — 误码率(BER)<10-12 • 高数据完整性 — 错误检测 • 高数据传输速率 — 100和200MB/s • 高带宽，低延迟 — 1Gbps/2Gbps • 高连接数 — 24位地址 • 长距离 — 10公里到100公里
TCP/IP 栈
SCSI
应用 文件系统 块设备 通用SCSI 半双工 I/O通道
SCS I
NIC 驱动器 NIC 适配器
适配器驱动器 SCSI 适配器
SCS
I
SCSI 始发设备(Initiator)
SCSI 目标设备 （Target）
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发展历史
• 从Shugart Associates公司(seagate 前身) 于1979年 推出SCSI以来，SCSI一直在不断演进，ANSI于1986 年批准其成为标准，现称为SCSI-1 • SCSI-2 在1990年获得X3T9委员会批准，在1994年获 得ANSI批准 (ANSI X3.131) • SCSI-3 是多个标准的集合, 每个标准定义SCSI一个非 常特殊的部分:物理接口、传输接口、指令接口、体系 结构模式、程序接口等
Header)
帧内容
帧报头
网络 报头
关联 报头
设备 报头
数据字段
CRC
(24)
(16)
(32)
(16-64) (0-2112) 0-528 传输字
(4)
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地址标识
8位
光通道交换机 公共环路 专用环路 点到点 域 (Domain) 域 (Domain) 00 00
8位
区域 (Area) 区域 (Area) 00 00
• 所有这些都称为World Wide Name(WWN)，因为它们是唯一的 • 例如: 1 0 : 0 0 : 0 0 : 6 0 : 6 9 : 0 0 : 6 0 : 0 2
始发设备
内部 SCSI 终结器 SCSI 菊花链 线缆 链路端口上的 SCSI终结器
使用SCSI卡的系统
磁盘设备 目标
磁盘设备 目标 数据总线
磁盘设备 目标
主机 始发设备 控制总线
SCSI 终结
磁盘驱动器
OPT-150
磁盘驱动器
磁盘驱动器
目标
SCSI 体系结构模式
客户机/始发设备 SCSI 请求
应用 客户机
SCSI 运行
SCSI 总线/互连 始发设备
SCSI 写指令 数据传送请求 数据输出 数据传送请求 数据输出
目标设备
……
状态
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SCSI 编址
始发设备-A “7” 始发设备-B “6”
目标设备-A “4”
目标设备-B “3”
目标设备-C “2”
目标设备-D “0”
LUN-A “0”
LUN-B “1”
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信息类
0000 = 未分类的信息 0001 = 请求的数据 0010 = 未请求的控制 0011 =请求的控制 0100 = 未请求的数据 0101 = 数据描述符 0111 = 指令状态 其它 = 未规定
数据字段
数据字段 (0–2112)字节
(0–64)字节
(0–2048)字节 (1–3)字节
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使用交换架构的公共环路
集线器
集线器
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点到点
N_Port
• ‘N’端口光纤通道设备之间的 专用连接 • 所有链路带宽都分派给两个 节点之间的通信 • 适用于小规模存储设备的方 案，不具备共享功能
N_Port
接收器
发送器
接收器
发送器
节点 A
节点 B
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仲裁环路 (FC-AL)
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标准
指令接入方法 (CAM)
CAM
ASPI
通用
设备类特殊指令集 (SBC) SCSI 体系结构模式 (SAM)
SBC
SSC
SES
更多…
共享指令集所有设备 (SPC)
SPC-2 / SPC-3
传输协议
FCP ATAPI SPI-x FC-xx
SBP
物理连接
1394
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SCSI 总线
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存储网络相关协议和技术介绍
分会场 OPT-150
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议程
• SCSI • 光纤通道 • iSCSI • FCIP
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存储网络的体系结构
SCSI的应用 (文件系统、数据库)
SCSI 块指令 SCSI 流指令 SCSI 指令、数据和状态 并行 SCSI 传输 FCP 以FC传输SCSI 光纤通道 FCIP TCP IP 并行SCSI 接口 光纤通道物理接口 以太网等 iSCSI 以TCP/IP传输 SCSI 其它SCSI指令
OX_ID 16 位 原始交换 ID
专用于帧类型的参数
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帧报头 -- R_CTL
• 路由控制(R_CTL)是一个字节字段，它包括两个四位的子 字段
路由 信息
31 28 27 24
ห้องสมุดไป่ตู้
路由
0000 = Device_Data 帧 0010 = Extended Link_Data 帧 0011 = FC-4 Link_Data 帧 0100 = Video_Data 帧 1000 = Basic Link_Data 帧 1100 = Link_Control 帧 其它= 预留
序列
…
OX_ID 和 RX_ID
信息单元 交换
序列
… …
n
SEQ_ID
… …
帧
1
2
SEQ_CNT
帧
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FC-2 帧格式
• 所有FC-2帧都遵循通用帧格式，如下所示
通用 FC-2帧格式 帧内容
空闲 SOF 帧报头 数据字段 CRC EOF 空闲
(4)
(24)
(0–2112)
0–528个传输字
8位
端口 (Port) AL_PA AL_PA 0x(x=0 或 1)
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预留地址
• FC-PH 为特殊功能定义了多个地址：
24位地址空间的高位16个地址
• 常用的公认地址
地址值 FFFFF0-FFFFF9 FFFFFA FFFFFB FFFFFC FFFFFD FFFFFE FFFFFF
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说明 预留 管理服务器 时间服务器 目录服务器 交换机控制器 登录交换机使用 广播
光纤通道名称
• 地址标识是可变的，它可以随着时间动态更改 • 需要使用一种长期机制来跟踪独立于地址的FC 实体 • 解决方案: FC名称(及相关的名称服务器)
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全球名称
• 有多种名称格式
IEEE 名称、IP名称、IEEE注册名称、 IEEE注册扩展名称
服务器/目标设备
SCSI 应答
逻辑 单元
传输子系统
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SCSI 指令模式
• SAM定义两类协议服务:
执行指令/确认服务 数据传送服务
• 这反映了每次数据传送的三个主要阶段:
执行: 通过命令描述块(CDB)发送请求的指令和参数 数据: 根据指令来传送数据 确认: 接收执行指令的确认
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光纤通道(FC) 标准
• FC-PH 定义FC-0、FC-1和 FC-2 的级别 (物理上) • FC-FS 说明FC帧格式和光纤通道的基本控制特性 • FC-GS 定义多种与服务器类似的功能 • SCSI-FCP 定义使用光纤通道接口的SCSI-3 指令协议的操 作 • FC-FG 定义光纤通道交换架构的常见特性 • FC-SW 描述光纤通道交换架构的交换组件 • FC-AL 是仲裁环路拓扑结构标准
NL_Port 接收器 发送器 节点 B
NL_Port 发送器 接收器 节点C
NL_Port 接收器 发送器 节点D
• 环路上的节点数直接影响性能
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仲裁环路集线器的特性
• 闭环体系结构 • 未向专用设备分配光纤通道 地址 • 无源; 协议层以下由端口控制 ，不涉及集线器的环路 • 大多数环路为小规模的 5–30台设备 • 不会发生物理层中断的热插 拔设备(将导致LIP环路插入)
可选报头
有效负载
F I L L
通常 MTU 0–2048 最小 128 字节
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可选报头
• DF_CTL是帧报头中1字节的字段，它规定可选报头的内容 • 数据字段中定义的可选报头是
网络报头(Network
Header) Header)
关联报头(Association 设备报头(Device
LUN-C “2”
LUN-A “0”
LUN-A “0”
LUN-B “1”
LUN-A “0”
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SCSI CDB 格式
第7位 第6位 0 1 2 3 4 5 传送字节长度 控制字节 预留 逻辑块地址 第5位 第4位 第3位 第2位 第1位 第0位