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SCSI總線集成的可變因素(一)
時(shí)間:2013-02-20 09:26 來源:飛客數(shù)據(jù)恢復(fù) 作者:飛客數(shù)據(jù)恢復(fù)工程師
存儲網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要是基于串行通信的SCSI規(guī)范,因此,分析它們的變化是理所當(dāng)然的事,這些變化與用并行SCSI技術(shù)建立I/O操作是緊密相連的。
連接到SCSI總線
SCSI設(shè)計(jì)的初衷是要掛接多個(gè)高速設(shè)備,這些設(shè)備或者掛接在系統(tǒng)內(nèi)部,或者掛接在系統(tǒng)外部。為了保證信號的可靠性,抵御辦公室環(huán)境下正常的電磁干擾,外部SCSI纜線延伸的距離不能太遠(yuǎn)。盡管并行SCSI的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在一條總線上可以有多個(gè)信號起動者,但在實(shí)際情況下,成功的例子很少,一般說來,產(chǎn)品都不支持在一條總線上有多個(gè)信號起動者。
SCSI總線是捆在一起的一束纜線,用于連接各種設(shè)備和主機(jī)控制器,這些實(shí)體工作在單一的邏輯和電氣傳送系統(tǒng)中。SCSI設(shè)備及其控制器的連接方式是所謂的菊花鏈,菊花鏈上的幾個(gè)SCSI設(shè)備。
菊花鏈建立在這樣一個(gè)概念基礎(chǔ)上,即SCSI設(shè)備和子系統(tǒng)有兩個(gè)外部SCSI連接。這些連接器本身并不是輸入和輸出連接器,但是,它提供了一種連接到其他設(shè)備的方式,也提供了連接到內(nèi)部設(shè)備的手段。按照這種方式,SCSI總線的工作方式與其他總線或總線網(wǎng)絡(luò)一樣。例如,可以把SCSI連接比作arcnet,因?yàn)閍rcnet總線由多個(gè)段組成,這些段借助于非智能的集線器連接,形成了單一的更大的總線。利用SCSI的穿透連接策略,SCSI總線由連接SCSI設(shè)備的纜線構(gòu)成。
在配置I/O子系統(tǒng)中,SCSI總線的長度是一個(gè)很重要的因素。像在任何高速傳輸情形中一樣,傳輸?shù)木嚯x越長,信號的衰減越大,接收正確的信號也就越困難。SCSI的長度應(yīng)該包含所有各段的長度,既包含內(nèi)部纜線的長度,也包括外部纜線的長度,理解這一點(diǎn)對于正確地設(shè)計(jì)存儲系統(tǒng)是很重要的。
在應(yīng)用的發(fā)展過程中,SCSI總線可以隨時(shí)調(diào)節(jié)以適應(yīng)各種不同需求。SCSI總線經(jīng)常在開始時(shí)掛有一個(gè)或兩個(gè)設(shè)備,然后再根據(jù)需要添加更多的設(shè)備。這種添加設(shè)備的靈活性是SCSI連接的一個(gè)至關(guān)重要的優(yōu)點(diǎn)。同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比較,SCSI似乎顯得有點(diǎn)古老,但它出現(xiàn)在交換式網(wǎng)絡(luò)之前,那時(shí),以太網(wǎng)就是幾段同軸電纜,通過嵌入電纜的龍紋狀接頭,可以將節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)。SCSI長的使用壽命是它的基本設(shè)計(jì)品質(zhì)的明證。
SCSI總線仲裁和選擇
正如總線和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的部分所述,為了獲得總線的控制權(quán),SISI實(shí)體也必須進(jìn)行仲裁。仲裁是SCSI技術(shù)基礎(chǔ)之一,它給我們這個(gè)紛亂的領(lǐng)域帶來了一點(diǎn)秩序。
每一個(gè)實(shí)體首先需要確定總線是否可用或空閑。如總線空閑,控制實(shí)體就發(fā)出信號,表示它想使用總線,并標(biāo)明自己的總線地址。優(yōu)先權(quán)最高的那個(gè)實(shí)體將獲得總線的控制權(quán),優(yōu)先權(quán)最低的實(shí)體必須等待,直到總線再次空閑,并對它的總線控制權(quán)作再次仲裁。
一旦一個(gè)實(shí)體控制了總線,它將選擇總線上的另一個(gè)目標(biāo)實(shí)體,并與之通信。當(dāng)控制實(shí)體發(fā)現(xiàn)目標(biāo)實(shí)體正處于忙狀態(tài),如正在處理另一個(gè)命令,這個(gè)控制實(shí)體則可以和其他實(shí)體通信,也可以返回總線到空閑狀態(tài)。
提示盡量將優(yōu)先權(quán)最高的地址(如SCSIID7)分配給SCSI主機(jī)控制器。無論是窄SCSI,還是寬SCSI,最高優(yōu)先權(quán)地址都是ID7。ID7不僅給主機(jī)控制器以最高的總線仲裁優(yōu)先權(quán),也建立了一致的優(yōu)先權(quán)賦予原則,這樣更便于配置和消除故障。
單端、差分和低電壓差分SCSI
許多年來,SCSI技術(shù)一直處于不斷發(fā)展之中,性能也在不斷地提高。在單端SCSI情況下,通常性能的提高必定伴隨著纜線長度的縮短。單端是指所用的纜線驅(qū)動電路種類。另一種纜線驅(qū)動技術(shù)是所謂的差分SCSI,它使用的是不同類型的纜線驅(qū)動電路,這使得總線的長度可以延伸得更遠(yuǎn),而能保證信號的精確接收。差分SCSI的技術(shù)規(guī)范出現(xiàn)己有好幾年了。近年來還出現(xiàn)了第二種差分SCSI,稱之為低電壓差分(LVD)SCSI,它已經(jīng)形成規(guī)范,并在產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)。原有的差分SCSI現(xiàn)在被稱為高差分SCSI。區(qū)分高差分SCSI和低電壓差分SCSI是很重要的,因?yàn)閮烧咴陔姎庖?guī)范上是不兼容的,如把這兩者連接起來,將導(dǎo)致燒毀電路的危險(xiǎn)。高差分SCSI在電氣特性上也與單端SCSI不相兼容。
LVDSCSI的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)與單端SCSI的互操作,使LVD主機(jī)I/O控制器可以控制連接在SCSI總線上兩種設(shè)備。但在這種情況下,SCSI總線長度為單端SCSI的長度。設(shè)備越少,總線可以延伸的距離越長,實(shí)際上這樣的長度仍然相當(dāng)短。當(dāng)16個(gè)設(shè)備全部掛接到總線上時(shí),WideUltraSCSI并不支持單端纜線驅(qū)動器。
1.SCSI的起動者和目標(biāo)
SCSI的主機(jī)控制器一般被認(rèn)為是大多數(shù)SCSI操作的起動者,而設(shè)備則是目標(biāo)。起動者發(fā)送一個(gè)信號以起動一個(gè)操作,目標(biāo)則響應(yīng)起動者的請求,傳輸數(shù)據(jù)或者提供狀態(tài)信息。有些設(shè)備既可以作為起動者,也可以作為目標(biāo)。
2.SCSI的標(biāo)識、LUN和優(yōu)先排列
因?yàn)镾CSI總線是由一些分離的段連接而成的,所以它要求正確地標(biāo)識每一個(gè)設(shè)備的機(jī)制。一個(gè)簡單的編址方案是為總線上的每一個(gè)設(shè)備安排惟一的地址,即SCSIID或稱地址,惟一地標(biāo)識SCSI總線上的每一個(gè)設(shè)備和主機(jī)控制器,并確定總線仲裁優(yōu)先權(quán)。
在SCSI總線上,每個(gè)主機(jī)控制器和設(shè)備的地址都是可以配置的,但遺憾的是,SCSI的并行傳輸電纜限制了總線上的地址數(shù)量。在并行SCSI中,有兩個(gè)數(shù)據(jù)寬度:一個(gè)是8位,稱窄SCSI,有8個(gè)地址;另一個(gè)是16位,稱為寬SCSI,有16個(gè)地址。因?yàn)镾CSI主機(jī)控制器要占據(jù)一個(gè)地址,所以,窄SCSI和寬SCSI分別僅剩下7個(gè)和15個(gè)設(shè)備地址。
窄SCSI應(yīng)用如下優(yōu)先排列策略:由SCSI的ID來決定總線上各實(shí)體的相對優(yōu)先權(quán)。例如,最高的地址ID7是具有最高仲裁優(yōu)先權(quán)的地址,而最低的地址ID0是最低優(yōu)先權(quán)的地址。寬SCSI所使用的優(yōu)先權(quán)排列似乎更有趣一些,為了保持與現(xiàn)存的窄SCSI相兼容,寬SCSI保持了原有的窄SCSI優(yōu)先權(quán)排列策略,而把新加的從8到15的ID優(yōu)先權(quán)排在更低的位置。
對于大部分工作站應(yīng)用而言,7或15個(gè)地址是足夠的,但對于存儲網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用(如RAID),則需要更多的地址以達(dá)到合理的容量。為了滿足這類應(yīng)用,SCSI也設(shè)計(jì)了子ID級的設(shè)備編址策略,稱為邏輯設(shè)備號(LUN)。圖中顯示了子系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備,這里子系統(tǒng)到主機(jī)的連接器使用的是SCSI地址,而子系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備使用LUN進(jìn)行編址。
連接到SCSI總線
SCSI設(shè)計(jì)的初衷是要掛接多個(gè)高速設(shè)備,這些設(shè)備或者掛接在系統(tǒng)內(nèi)部,或者掛接在系統(tǒng)外部。為了保證信號的可靠性,抵御辦公室環(huán)境下正常的電磁干擾,外部SCSI纜線延伸的距離不能太遠(yuǎn)。盡管并行SCSI的設(shè)計(jì)目標(biāo)是在一條總線上可以有多個(gè)信號起動者,但在實(shí)際情況下,成功的例子很少,一般說來,產(chǎn)品都不支持在一條總線上有多個(gè)信號起動者。
SCSI總線是捆在一起的一束纜線,用于連接各種設(shè)備和主機(jī)控制器,這些實(shí)體工作在單一的邏輯和電氣傳送系統(tǒng)中。SCSI設(shè)備及其控制器的連接方式是所謂的菊花鏈,菊花鏈上的幾個(gè)SCSI設(shè)備。
菊花鏈建立在這樣一個(gè)概念基礎(chǔ)上,即SCSI設(shè)備和子系統(tǒng)有兩個(gè)外部SCSI連接。這些連接器本身并不是輸入和輸出連接器,但是,它提供了一種連接到其他設(shè)備的方式,也提供了連接到內(nèi)部設(shè)備的手段。按照這種方式,SCSI總線的工作方式與其他總線或總線網(wǎng)絡(luò)一樣。例如,可以把SCSI連接比作arcnet,因?yàn)閍rcnet總線由多個(gè)段組成,這些段借助于非智能的集線器連接,形成了單一的更大的總線。利用SCSI的穿透連接策略,SCSI總線由連接SCSI設(shè)備的纜線構(gòu)成。
在配置I/O子系統(tǒng)中,SCSI總線的長度是一個(gè)很重要的因素。像在任何高速傳輸情形中一樣,傳輸?shù)木嚯x越長,信號的衰減越大,接收正確的信號也就越困難。SCSI的長度應(yīng)該包含所有各段的長度,既包含內(nèi)部纜線的長度,也包括外部纜線的長度,理解這一點(diǎn)對于正確地設(shè)計(jì)存儲系統(tǒng)是很重要的。
在應(yīng)用的發(fā)展過程中,SCSI總線可以隨時(shí)調(diào)節(jié)以適應(yīng)各種不同需求。SCSI總線經(jīng)常在開始時(shí)掛有一個(gè)或兩個(gè)設(shè)備,然后再根據(jù)需要添加更多的設(shè)備。這種添加設(shè)備的靈活性是SCSI連接的一個(gè)至關(guān)重要的優(yōu)點(diǎn)。同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比較,SCSI似乎顯得有點(diǎn)古老,但它出現(xiàn)在交換式網(wǎng)絡(luò)之前,那時(shí),以太網(wǎng)就是幾段同軸電纜,通過嵌入電纜的龍紋狀接頭,可以將節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)。SCSI長的使用壽命是它的基本設(shè)計(jì)品質(zhì)的明證。
SCSI總線仲裁和選擇
正如總線和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的部分所述,為了獲得總線的控制權(quán),SISI實(shí)體也必須進(jìn)行仲裁。仲裁是SCSI技術(shù)基礎(chǔ)之一,它給我們這個(gè)紛亂的領(lǐng)域帶來了一點(diǎn)秩序。
每一個(gè)實(shí)體首先需要確定總線是否可用或空閑。如總線空閑,控制實(shí)體就發(fā)出信號,表示它想使用總線,并標(biāo)明自己的總線地址。優(yōu)先權(quán)最高的那個(gè)實(shí)體將獲得總線的控制權(quán),優(yōu)先權(quán)最低的實(shí)體必須等待,直到總線再次空閑,并對它的總線控制權(quán)作再次仲裁。
一旦一個(gè)實(shí)體控制了總線,它將選擇總線上的另一個(gè)目標(biāo)實(shí)體,并與之通信。當(dāng)控制實(shí)體發(fā)現(xiàn)目標(biāo)實(shí)體正處于忙狀態(tài),如正在處理另一個(gè)命令,這個(gè)控制實(shí)體則可以和其他實(shí)體通信,也可以返回總線到空閑狀態(tài)。
提示盡量將優(yōu)先權(quán)最高的地址(如SCSIID7)分配給SCSI主機(jī)控制器。無論是窄SCSI,還是寬SCSI,最高優(yōu)先權(quán)地址都是ID7。ID7不僅給主機(jī)控制器以最高的總線仲裁優(yōu)先權(quán),也建立了一致的優(yōu)先權(quán)賦予原則,這樣更便于配置和消除故障。
單端、差分和低電壓差分SCSI
許多年來,SCSI技術(shù)一直處于不斷發(fā)展之中,性能也在不斷地提高。在單端SCSI情況下,通常性能的提高必定伴隨著纜線長度的縮短。單端是指所用的纜線驅(qū)動電路種類。另一種纜線驅(qū)動技術(shù)是所謂的差分SCSI,它使用的是不同類型的纜線驅(qū)動電路,這使得總線的長度可以延伸得更遠(yuǎn),而能保證信號的精確接收。差分SCSI的技術(shù)規(guī)范出現(xiàn)己有好幾年了。近年來還出現(xiàn)了第二種差分SCSI,稱之為低電壓差分(LVD)SCSI,它已經(jīng)形成規(guī)范,并在產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)。原有的差分SCSI現(xiàn)在被稱為高差分SCSI。區(qū)分高差分SCSI和低電壓差分SCSI是很重要的,因?yàn)閮烧咴陔姎庖?guī)范上是不兼容的,如把這兩者連接起來,將導(dǎo)致燒毀電路的危險(xiǎn)。高差分SCSI在電氣特性上也與單端SCSI不相兼容。
LVDSCSI的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)與單端SCSI的互操作,使LVD主機(jī)I/O控制器可以控制連接在SCSI總線上兩種設(shè)備。但在這種情況下,SCSI總線長度為單端SCSI的長度。設(shè)備越少,總線可以延伸的距離越長,實(shí)際上這樣的長度仍然相當(dāng)短。當(dāng)16個(gè)設(shè)備全部掛接到總線上時(shí),WideUltraSCSI并不支持單端纜線驅(qū)動器。
1.SCSI的起動者和目標(biāo)
SCSI的主機(jī)控制器一般被認(rèn)為是大多數(shù)SCSI操作的起動者,而設(shè)備則是目標(biāo)。起動者發(fā)送一個(gè)信號以起動一個(gè)操作,目標(biāo)則響應(yīng)起動者的請求,傳輸數(shù)據(jù)或者提供狀態(tài)信息。有些設(shè)備既可以作為起動者,也可以作為目標(biāo)。
2.SCSI的標(biāo)識、LUN和優(yōu)先排列
因?yàn)镾CSI總線是由一些分離的段連接而成的,所以它要求正確地標(biāo)識每一個(gè)設(shè)備的機(jī)制。一個(gè)簡單的編址方案是為總線上的每一個(gè)設(shè)備安排惟一的地址,即SCSIID或稱地址,惟一地標(biāo)識SCSI總線上的每一個(gè)設(shè)備和主機(jī)控制器,并確定總線仲裁優(yōu)先權(quán)。
在SCSI總線上,每個(gè)主機(jī)控制器和設(shè)備的地址都是可以配置的,但遺憾的是,SCSI的并行傳輸電纜限制了總線上的地址數(shù)量。在并行SCSI中,有兩個(gè)數(shù)據(jù)寬度:一個(gè)是8位,稱窄SCSI,有8個(gè)地址;另一個(gè)是16位,稱為寬SCSI,有16個(gè)地址。因?yàn)镾CSI主機(jī)控制器要占據(jù)一個(gè)地址,所以,窄SCSI和寬SCSI分別僅剩下7個(gè)和15個(gè)設(shè)備地址。
窄SCSI應(yīng)用如下優(yōu)先排列策略:由SCSI的ID來決定總線上各實(shí)體的相對優(yōu)先權(quán)。例如,最高的地址ID7是具有最高仲裁優(yōu)先權(quán)的地址,而最低的地址ID0是最低優(yōu)先權(quán)的地址。寬SCSI所使用的優(yōu)先權(quán)排列似乎更有趣一些,為了保持與現(xiàn)存的窄SCSI相兼容,寬SCSI保持了原有的窄SCSI優(yōu)先權(quán)排列策略,而把新加的從8到15的ID優(yōu)先權(quán)排在更低的位置。
對于大部分工作站應(yīng)用而言,7或15個(gè)地址是足夠的,但對于存儲網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用(如RAID),則需要更多的地址以達(dá)到合理的容量。為了滿足這類應(yīng)用,SCSI也設(shè)計(jì)了子ID級的設(shè)備編址策略,稱為邏輯設(shè)備號(LUN)。圖中顯示了子系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備,這里子系統(tǒng)到主機(jī)的連接器使用的是SCSI地址,而子系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備使用LUN進(jìn)行編址。