Scsi адаптер что это

SCSI — быстрый и необычный интерфейс

Из этой статьи вы узнаете самое необходимое о SCSI что это такое, где и зачем используется, сколько поколений вышло с момента появления и как реализуется на практике.

Прочитайте — вдруг, SCSI пригодится и вам?

Что означает SCSI?

Это набор заглавных букв от фразы Small Computer Systems Interface. На русском языке он звучит как «скази», а расшифровка — системный интерфейс для малых компьютеров.

Данный стандарт создан для объединения компьютерных комплектующих различного назначения на одной шине: винчестеров, дисководов, сканеров, принтеров и пр. Зачем? Чтобы обеспечить им одинаково высокую скорость работы в качестве единого, но в то же время делимого механизма. Вдобавок благодаря SCSI можно использовать один девайс на нескольких компах сразу.

Другие возможности

Помимо простого подключения железа, технология позволяет обмениваться данными и определяет набор команд, который получил широкое распространение. К примеру, в Windows он применяется в едином стеке для устройств хранения информации.

Чаще всего применяются такие команды как запись, чтение, проверка устройств, запрос их характеристик, установка для них новых параметров или возврат предыдущих и т. д.

Также бывает реализация команд поверх проводов и контроллеров других стандартов. Если речь идет о IDE, ATA или SATA, она называется ATAPI — ATA Packet Interface; если сверху протокола USB — Mass Storage device. Таким образом, вы можете, к примеру, подключить выносной жесткий диск через обычный USB и для него будет использоваться имеющийся в операционке драйвер SCSI.

Где востребован SCSI?

На серверах и рабочих станциях высокой производительности. На серверах, относящихся к низкой ценовой категории, и тем более в домашних условиях, этот интерфейс встречается крайне редко; в таких случаях оптимальным вариантом является привычный для нас SATA.

Но естественно никто вам не запрещает ставить такие скази устройства в свой домашний компьютер. Или например в домашний сервер.

Технология на практике

Все устройства, которые вы хотите подсоединить к одной шине, работают через специальный адаптер, который, в свою очередь, вставляется в свободный слот на материнской плате. Контроллер имеет собственный биос, посредством которого вы можете управлять девайсами. Операционная система распознает и связывается с ними, как обычно, с помощью драйверов.

Наличие у SCSI адаптера означает то, что с центрального процессора снимается часть нагрузки, следовательно, железо работает быстрее.

Так как данная технология является последовательной, то и девайсы следует подключать соответственно. Причем каждый должен иметь уникальный ID, и все они — одинаковый интерфейс.

История появления

Я хочу вам поведать историю создания интерфейса не из своего занудства, а потому что через нее вы сможете больше понять о предмете нашего разговора.

Итак, в 1979 году изобретатель 8-дюймовых дискет и производитель магнитных накопителей Алан Шугарт поставил перед собой задачу сделать для своей продукции универсальный интерфейс, который не терял бы своих позиций с учетом развития технологий.

И ему удалось ее решить путем создания стандарта, поддерживающей логическую и практическую (головка, цилиндр, сектор) адресацию. Она основывалась на протоколах 8-битной параллельной отправки информации по пути, включающему в себя несколько линий.

Новшество получило не очень благозвучное для русскоязычного населения название SASI (Shugart Associates Systems Interface), то есть связующий системный интерфейс, именованный в честь отца-основателя.

Через 2 года он поделился своей разработкой с комитетом ANSI (American National Standarts Institute — Национальный Институт Стандартизации США) — то же самое, что и ГОСТ в нашей стране. На базе этого изобретения специалисты ANSI создали SCSI.

Поколения интерфейса

Примечательно, что технология создана почти полстолетия назад, а говорим мы о ней до сих пор. Все потому, что она постоянно преображалась. С момента появления вышло 10 версий. Не буду забивать вам голову подробностями о каждой из них. Расскажу только, что было изначально, и что мы имеем теперь.

SCSI-1

Ultra-640 SCSI

Serial Attached SCSI (SAS)

Электрика

Есть 3 способа передачи информации относительно электрики:

Нагрузка на интерфейс распределяется при помощи терминаторов, расположенных с обоих концов шины. Согласно электрическим характеристикам они разделяются на:

Чаще всего используется 2-я модель.

Конкурентоспособность SCSI

Стандарт SCSI прошел испытание временем и пользуется популярностью по сей день. Почему?

Все же на долю таких накопителей приходится всего около 30 % современного рынка, так как есть у SCSI и недостатки:

Источник

Живучий SCSI

Раз уж мы начали рассматривать историю хранения данных — познакомимся поближе с одной из технологий, которую мы в прошлой статье упомянули только вскользь. Удивительно в этой технологии то, что, появившись в самом начале 80-х, она с разными изменениями дожила до современности, и не собирается уступать позиции. Речь пойдет о SCSI.

«Отцами-основателями» SCSI можно считать компанию Shugart Associates, стандарт из которого родился впоследствии SCSI изначально носил слегка неблагозвучное для русского уха название SASI (Shugart Associates System Interface). Компания эта, ныне не так широко известная, в конце 70-х практически доминировала на рынке дисководов, и именно эта компания предложила популярный формат 5¼ дюймов. Контроллеры SASI обычно были размером в половину диска и подключались 50-пиновым плоским кабелем, который впоследствии стал коннектором SCSI-1.

За переименованием стандарта стоял ANSI, к 1982 году разработавший стандарт этого интерфейса. Дело в том, что политика ANSI не разрешает использовать названия компаний названии стандартов, поэтому SASI был переименован в «Small Computer System Interface», что и дало знакомую нам аббревиатуру. «Отец» стандарта Ларри Бушер (Larry Boucher) хотел, чтоб эта аббревиатура читалась как «сэкси», но прочтение от Дал Аллана (Dal Allan) «сказзи» прижилось больше.

Несмотря на то, что в основном SCSI ассоциируется с жесткими дисками, этот стандарт позволяет создавать практически любые устройства, подключаемые по данному интерфейсу. Со SCSI выпускалась масса устройств: жесткие диски, магнитооптические накопители, CD и DVD приводы, стриммеры, принтеры и даже сканеры (LPT порт был слишком медленным для работы цветных сканеров высокого разрешения).

Несмотря на то, что в большинстве «простых компьютеров» SCSI как интерфейс не встречается, набор команд этого стандарта широко используется. Например, набор команд SCSI программно реализован в едином стеке Windows для поддержки устройств хранения данных. Так же, практически стандартом стала реализация команд SCSI поверх IDA/ATA и SATA интерфейсов, используемых для работы с CD/DVD и BlueRay, названная ATAPI. Так же эта система команд, реализованная поверх USB, стала частью стандарта Mass Storage Device, что позволяет использовать любые внешние USB хранилища данных.

Исторически, первым интерфейсом стал Parallel SCSI, использующий коннекторы на 50, 68 и 80 пин, расположенные на плоском кабеле, часто экранированном. Этот стандарт развивался на протяжении многих лет, пройдя путь от 40 МБит/с в SCSI-I до 5120 МБит/с в Ultra-640 SCSI. Несмотря на этот прогресс, данный интерфейс уже признан устаревшим, и заменяется более продвинутым решением в виде Serial Attached SCSI (SAS), но про SAS — немного позже. Пока давайте посмотрим, какие еще интерфейсы кабелей использовались в SCSI.

Реализация протокола SCSI по оптическим волоконным каналам, получившая название FCP (Fibre Channel Protocol или FC), позволяет добиваться высоких скоростей и использовать соединительные провода большой длины (до десятков километров с использованием одномодовой оптики). Из-за высокой стоимости используется в больших сетях обработки данных. Сегодня FC используется только для так называемого «фронт-энда», то есть для подключения компьютеров (в основном серверов) к системам хранения данных.

iSCSI, как понятно из первой буквы в названии — служит для обработки SCSI комманд через Интернет, но чаще всего используются все-таки в локальных IP-сетях компаний. Так как этот стандарт, в отличие от FCP, не требует дорогостоящего оборудования, он часто выступает в роли более дешевой замены «оптики». Основные два сценария применения данного стандарта — консолидация хранения данных (данные вместо разрозненных сетевых хранилищ собираются в одном месте, чаще всего в датацентрах) и защита от сбоев (iSCSI позволяет прозрачно для потребителей перемещать дисковые массивы по глобальной сети). iSCSI сильно зависит от физического и канального уровней сетевой модели, определяющих скорость и максимальные задержки в среде. Так, iSCSI на 1Gb/s Ethernet позволял передать всего лишь до 100МБ/с. Гораздо лучше дела обстоят в сетях 10GE, но технологии 10GE только сейчас отвоевывают себе значительные сегменты в корпоративных сетях.

SCSI RDMA Protocol (часто сокращаемый до remote SCSI) позволяет одному компьютеру подключиться к ресурсам другого, используя протокол удаленного прямого доступа к памяти. Так как RDMA отличается низкой латентностью и высокой пропускной способностью — наибольшее применение он получил в кластерах.

USB Attached SCSI — тоже понятно из названия. Реализует подключение SCSI через USB-интерфейс. В теории способен обеспечивать скорость до 3200 МБит/с.

Serial Attached SCSI — наиболее распространенный сейчас вид интерфейса, вытесняющий старый параллельный вариант. Обеспечивает скорость до 6 Гбит/с (вариант на 12 Гбит/с находится в активной разработке и будет выпущен летом 2013 года). Этот протокол является «ближайшим родственником» используемого сейчас повсеместно SATA, более того — SATA устройства можно подключать к SAS контроллерам. В обратную сторону, правда, это не работает, и даже разъем SAS сконструирован так, чтоб не дать это сделать (разве что сборщик системы будет ну очень сильным).

В отличие от старого параллельного SCSI, SAS системы обладают следующими достоинствами:

— меньшее количество сигнальных линий, поэтому более компактные провода;
— использование соединения точка-точка, в отличии от P-SCSI, использовавшего шину, из-за чего одновременно с контроллером могло работать только одно устройство;
— SAS не нуждается в специальной насадке-терминаторе на кабель;
— новый протокол не страдает от проблемы не одновременного прохождения сигнала по разным проводам в шине;
— разительно выросло количество одновременно поддерживаемых устройств, старые SCSI поддерживали от 8 до 32, новые — более 16384;
— SAS дает более высокую пропускную способность, а что особенно хорошо — эта пропускная способность эффективно используется между каждым инициатором и целевым устройством, в то время как на параллельном SCSI пропускная способность шины делилась поровну между всеми устройствами;
— совместимость с устройствами SATA

Неразрывно с историей хранения данных, SCSI и SAS связанна и история компании LSI. Будучи одной из первых в мире компанией, внедривших устройства ASIC (Application Specific Integrated Circuit) — специализированные микросхемы, направленные на выполнение выделенных задач, LSI не могла пройти мимо настолько бурно развивающейся области. Для LSI история SCSI началась с приобретения в 1998 году подразделения Symbios, в свое время бывшей частью NCR, AT&T и Hyundai. Это подразделение было основано в NCR в 1971 году и на момент приобретения было производителем SCSI-адаптеров. Спектр устройств, выпущенных LSI, начинается с микросхемы LSI53C825AE, позволявшей пропустить до 20MB/s данных и соответствовала стандарту Fast Wide SCSI. В процессе развития была разработана так называемая архитектура Fusion-MPT (Message Passing Technology), позволяющая максимально «облегчить» драйвер устройства в операционной системе и ускорить процесс общения между компонентами подсистемы ввода-вывода. Эта технология дожила и до сегодняшних устройств SAS-3 (12Gbit/s), более чем на три порядка превосходящих по скорости первые чипы SCSI. Кроме контроллеров, для SCSI LSI также производила и другие микросхемы, такие как хост-адаптеры и конвертеры (расширители) SCSI.

Нельзя не упомянуть и еще один интересный факт. Совсем недавно компания Seagate анонсировала выпуск двухмиллиардного жесткого диска. Жесткий диск – это очень высокотехнологичное устройство, содержащее большое количество различных компонентов. LSI выпускала и продолжает выпускать довольно много микросхем для жестких дисков. Традиционно это был «Read Channel», сейчас для этого есть так называемые SOCs (System on Chip).

Еще одним крупным игроком на рынке SCSI была компания Adaptec. В отличие от LSI, всегда плотно работавшей с OEM-каналом, компания Adaptec в основном ориентировалась на готовые продукты, и поэтому более известна в мире IT под собственным именем. Около двух лет назад компания была приобретена производителем полупроводниковых устройств PMC и сейчас продукция компании носит название Adaptec by PMC. Компания также успешно пережила все поколения SCSI и теперь выпускает устройства для SAS.

История Parallel SCSI была долгой и бурной, но, в конце концов, закончилась. Уже более двух лет адаптеры P-SCSI не выпускаются, уступив технологии SAS, уже насчитывающей 2 поколения.

Надеемся, что наше знакомство с миром SCSI устройств было вам интересно, и в следующей статье мы продолжим его, рассмотрев SAS более подробно и в деталях.

Источник

Высокоскоростные интерфейсы: SCSI

SCSI (Small Computer Systems Interface — Системный интерфейс для малых компьютеров, по-русски произносится как «скази») — интерфейс, разработанный для объединения в единую систему устройств различного профиля: накопителей на жестких магнитных носителях, сканеров, стримеров, CD-ROM и т.п. Суть интерфейса состоит в том, чтобы обеспечить гибкий механизм управления этими устройствами и максимальную скорость их работы как единого, но делимого механизма.

Корни интерфейса SCSI уходят в далекий 1979 год, когда производитель накопителей информации М. Шугарт озадачился найти универсальный стандарт интерфейса для своих дисков, учитывая возможные потребности в будущем. В лабораториях М. Шугарта в итоге был разработан интерфейс, поддерживавший логическую и физическую (головка/цилиндр/сектор) адресацию, базирующийся на протоколах 8-битной параллельной передачи данных по интерфейсу, состоящему из нескольких линий. Этот интерфейс был назван SASI (Shugart Associates Systems Interface — Связующий системный интерфейс Шугарта). Интерфейс, кроме описания протоколов, включал также несколько 6-битных команд; минусом было то, что интерфейс разрабатывался для использования только одной пары хост — устройство.

Позже, в 1981 году, М. Шугарт передал документацию по интерфейсу SASI в комитет ANSI (American National Standarts Institute — Национальный Институт Стандартизации США, аналог ГОСТ), который принял ее за базовую для работы над проектом, который получил название SCSI. Большинство наиболее важных моментов из стандарта SASI перекочевало в SCSI, к примеру, такие важные принципы, как арбитраж устройств, механизмы освобождения шины, возможность использования на шине больше чем одного хост-адаптера и т.п. В 1984 году рабочая документация стандарта SCSI была представлена на рассмотрение ANSI, и, после многочисленных корректировок и дополнений, в 1986 году был принят документ под номером X3.131-1986 — первый официальный стандарт SCSI, который сейчас принято называть SCSI-1. В дополнение к стандарту SASI, SCSI-1 «оброс» такими важными функциональными возможностями, как 10-битные команды, протокола синхронной и асинхронной передачи данных, возможность подключения к одному хост-адаптеру до 8 различных устройств. Последовавшие за SCSI-1, стандарты развивались как в направлении расширения командного языка и в увеличении и усложнении протоколов, так и в увеличении ширины шины, увеличении скорости и количества подключаемых к одному хост-адаптеру устройств. Для текущих стандартов SCSI ширина шины составляет 16 бит, количество подключаемых устройств также равно 16.

Индустрия ПК не пропустила возникновения нового стандарта, который тут же был взят на вооружение главным образом производителями НЖМД. На рис. 1, 2 изображены одни из первых образцов SCSI-дисков.

Рис. 1, 2. Первые образцы накопителей SCSI — фирмы SONY (емкость 40 мегабайт)
и Quantum (емкость 120 мегабайт)

Краткая история стандарта SCSI

Самый первый стандарт — SCSI-1; в этом стандарте можно было к одной шине подключить до восьми устройств, включая контроллер. Интерфейс содержит развитые средства управления и в то же время не ориентирован на какой-либо конкретный тип устройств. Имеет 8-pазpядную шину данных, максимальная скорость передачи — до 1,5 МБ/с в асинхронном режиме (по методу «запрос-подтверждение»), и до 5 МБ/с в синхронном режиме (метод «несколько запросов — несколько подтверждений»). Может использоваться контроль четности для обнаружения ошибок. Электрически реализован в виде 24 линий (однополярных или дифференциальных), хотя в подавляющем большинстве устройств применяются однополярные сигналы.

SCSI-2 — существенное развитие базового SCSI. Увеличена скорость передачи (до 3 МБ/с в асинхронном и до 10 МБ/с в синхронном режиме) — Fast SCSI. Добавлены новые команды и сообщения, поддержка контроля четности сделана обязательной. Введена возможность расширения шины данных до 16 разрядов (Wide SCSI), что обеспечило скорость до 20 МБ/с. Введен новый 68-контактный соединительный разъем. Последующая спецификация, SCSI-3, уже не только ввела новые скорости передачи, но и значительно расширила систему команд. Кроме того, в качестве среды передачи допускается использование, наряду с традиционным параллельным шинным интерфейсом, и других параллельных и последовательных протоколов: Fibre Channel, IEEE 1394 Firewire и Serial Storage Protocol (SSP).

Интерфейс Ultra SCSI, использует частоту шины 20 МГц. Интерфейс Ultra/Wide SCSI поддерживает 16 устройств и обеспечивает скорость передачи данных до 40 МБ/с. Более скоростной Ultra-2 Wide SCSI, обеспечивающим скорость передачи до 80 МБ/с. Следующие интерфейсы — Ultra-3 SCSI, Ultra 320 SCSI, Ultra 640 SCSI — не привнесли ничего принципиально нового в стандарт, кроме скорости. Они остаются также с шириной шины 16 бит, и также к интерфейсу можно подключить до 16 устройств. Сравнительная характеристика стандартов SCSI приведена в таблице 1.

Что такое хост-адаптер?

Хост-адаптер — это устройство, подключаемое к шине ПК, обеспечивающее хосту (значение слова «хост» применительно к стандартам, описывающим интерфейсы передачи данных (англ. host), наиболее полно описывает словосочетание «хозяин шины») связь с устройствами SCSI. Наименование «адаптер» выбрано не случайно — этим указывается, что вся логика работы устройств расположена в периферийных устройствах на шине; для устройств называемых «контроллер» логика расположена в них самих.

Следующие производители выпускают или выпускали в прошлом хост-адаптеры для SCSI-устройств:

Примером хост-адаптера может служить устройство, изображенное на рис. 3.

Рис. 3. SCSI хост-адаптер фирмы Adaptec

Современные производители НЖМД SCSI

Конкуренция на рынке SCSI-дисков невелика — скорее всего, оттого, что рынок имеет достаточную наполненность и не развивается так бурно, как рынок IDE-устройств — и связано это, прежде всего, с тем, что SCSI-устройства используются чаще всего в серверах, спрос на которые не так велик. Удобство SCSI-устройств состоит в том, что они могут быть легко заменяемы по ходу работы, без отключения и потери работоспособности сервера. Это очень важно для серверов, и совершенно не обязательно для рабочих станций. Как правило, сервера (рис. 4) оборудованы специальными салазками (рис. 5), в которые диск в специальном креплении (рис. 6) вставляется очень легко.

Рис. 4. Серевер, оборудованный дисками SCSI

Рис. 5. Отсек для дисков SCSI

Рис. 6. Крепление для дисков SCSI, применяемое в серверах с поддержкой функции «горячая замена»

Стоить заметить, что очень часто производители серверов перемаркировывают накопители, давая им свои бренды. Как пример приведу накопители, изъятые из серверов Hewlett Packard и IBM e-Server (рис. 7, 8), на которых реального производителя НЖМД можно узнать только по названию модели; автор видел также диски, извлеченные из серверов Dell, на которых даже эта информация отсутствовала.

Рис. 7, 8. Современные SCSI-диски, используемые в серверах

Типы разъемов SCSI

Рис. 9. Используемые в настоящее время типы разъемов SCSI

Устройства SCSI могут иметь различные типы разъемов для их подключения к хост-адаптеру (см. рис. 9) — прежде всего это связано с конструктивными особенностями самого устройства. Наиболее часто для HDD применяется разъем HD68 (рис. 10), немного менее часто — SCA80 (рис. 11). В далеком прошлом, в конце 80-х — начале 90-х годов, практически все накопители SCSI соединялись с хостом посредством разъема НЕ50 (рис. 12). В настоящее время этот разъем практически не встречается.

Рис. 10. Разъем HD68.
Рис. 11. Разъем SCA80.
Рис. 12. Разъем НE50.

Рис. 13. Необходимые для подключения SCSI-устройств переходники

Рис. 14 — 18. То же, что рис. 13, по отдельности.

Как работает SCSI

Для согласования нагрузок на шине SCSI используют терминаторы, которые по электрическим свойствам делятся на пассивные, активные и FPT-терминаторы. Терминаторы должны запитываться, поэтому в интерфейсе имеются линии питания терминаторов (Terminator Power). Пассивные терминаторы использовались в устройствах SCSI-1, представляют собой обычные резисторы сопротивлением 132 Ом. Активные терминаторы представляют собой стабилизатор, вырабатывающий нужный сигнал — при этом каждая линия соединяется с этим стабилизатором через резистор сопротивлением 110 Ом. В настоящее время применяются только активные терминаторы, при этом используются источники вспомогательного напряжения — для этих целей обычно используют вспомогательные диоды, которые фиксируют напряжение входных сигналов на необходимом уровне. Наконец, терминаторы FPT (Forced Perfect Terminator — Ускоренный улучшенный терминатор) суть улучшение активных терминаторов, оборудование их ограничителями выбросов. Их применение — в высокочастотных версиях SCSI.

Все устройства SCSI принято делить на инициаторы и исполнители. При этом следует учитывать, что шина может быть стандартной (8 бит) или расширенной (16 бит) разрядности. Учитывая все это, все количество возможных комбинаций подключения устройств можно свести к четырем:

1. Стандартный инициатор — стандартный исполнитель
2. Расширенный инициатор — расширенный исполнитель
3. Стандартный инициатор — расширенный исполнитель
4. Расширенный инициатор — стандартный исполнитель

При подключении стандартных исполнителей к расширенным инициаторам проблем возникнуть не может — расширенный стандарт поддерживает все функции стандартного, однако при обратном подключении могут возникнуть сложности с подключением терминаторов. В реале эти проблемы легко решаются использованием переходников (см. выше).

Состояния шины SCSI принято делить на фазы. Таких фаз существует всего пять: шина свободна, арбитраж (при этом инициатор может получить управление шиной), выбор (при этом инициатор, вошедший в фазу арбитража первым, выбирает исполнителя для дальнейшей работы), перевыбор (исполнитель подтверждает инициатору, что он им выбран для работы и готов к работе) и информационная фаза (запрос-передача команд, данных, сообщений). Блок-схема последовательности фаз одного цикла работы по шине SCSI представлена на рис. 19.

После фазы выбора инициатор может произвести таймаут, для чего может использовать два способа — выполнить аппаратный сброс либо перейти в фазу «шина свободна». В любом случае, окончанием цикла работы по шине SCSI будет выставление статуса «команда выполнена» либо передача соответствующего сообщения с освобождением шины. Аналогично стандарту АТА, в системах SCSI может применяться сброс устройства по двум протоколам — по протоколу аппаратного сброса (hard reset) и по протоколу программного сброса (soft reset). В обоих случаях на линии Reset (сброс) будет выставлен бит единица, различия типов сбросов заключаются в их механизме и целях — как правило, аппаратный сброс осуществляется для сбрасывания операций по всей системе SCSI-устройств, программный же применяется для сбрасывания только одного устройства, не мешая работе остальных.

Рис. 19. Блок-схема фазовой последовательности работы шины SCSI

На шине SCSI используется девять сигналов управления: BSY (Busy, Занят), SEL (Selection, Выбор), C/D (Command/Data, Управление/Данные), I/O (Input/Output, Ввод/Вывод), MSG (Message, Сообщение), REQ (Request, Запрос), ACK (Acknowledge, Подтверждение), RST (Reset, Сброс), ATN (Attention, Внимание). Источниками сигналов Занят, Выбор и Сброс могут быть и инициатор, и исполнитель; только исполнитель может быть источником сигнала Подтверждение; остальные сигналы являются прерогативой инициатора. Типы передачи информации кодируются комбинациями бит, выставляемыми для сигналов Сообщение, Управление/Данные, Ввод/Вывод, как показано в табл. 2.

Источник