存儲網絡技術主要是基于串行通信的SCSI規范,因此,分析它們的變化是理所當然的事,這些變化與用并行SCSI技術建立I/O操作是緊密相連的。
連接到SCSI總線
SCSI設計的初衷是要掛接多個高速設備,這些設備或者掛接在系統內部,或者掛接在系統外部。為了保證信號的可靠性,抵御辦公室環境下正常的電磁干擾,外部SCSI纜線延伸的距離不能太遠。盡管并行SCSI的設計目標是在一條總線上可以有多個信號起動者,但在實際情況下,成功的例子很少,一般說來,產品都不支持在一條總線上有多個信號起動者。
SCSI總線是捆在一起的一束纜線,用于連接各種設備和主機控制器,這些實體工作在單一的邏輯和電氣傳送系統中。SCSI設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SCSI設備。
菊花鏈建立在這樣一個概念基礎上,即SCSI設備和子系統有兩個外部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備的方式,也提供了連接到內部設備的手段。按照這種方式,SCSI總線的工作方式與其他總線或總線網絡一樣。例如,可以把SCSI連接比作arcnet,因為arcnet總線由多個段組成,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設備的纜線構成。
在配置I/O子系統中,SCSI總線的長度是一個很重要的因素。像在任何高速傳輸情形中一樣,傳輸的距離越長,信號的衰減越大,接收正確的信號也就越困難。SCSI的長度應該包含所有各段的長度,既包含內部纜線的長度,也包括外部纜線的長度,理解這一點對于正確地設計存儲系統是很重要的。
在應用的發展過程中,SCSI總線可以隨時調節以適應各種不同需求。SCSI總線經常在開始時掛有一個或兩個設備,然后再根據需要添加更多的設備。這種添加設備的靈活性是SCSI連接的一個至關重要的優點。同網絡拓撲結構相比較,SCSI似乎顯得有點古老,但它出現在交換式網絡之前,那時,以太網就是幾段同軸電纜,通過嵌入電纜的龍紋狀接頭,可以將節點加入網絡。SCSI長的使用壽命是它的基本設計品質的明證。
SCSI總線仲裁和選擇
正如總線和網絡拓撲結構的部分所述,為了獲得總線的控制權,SISI實體也必須進行仲裁。仲裁是SCSI技術基礎之一,它給我們這個紛亂的領域帶來了一點秩序。
每一個實體首先需要確定總線是否可用或空閑。如總線空閑,控制實體就發出信號,表示它想使用總線,并標明自己的總線地址。優先權最高的那個實體將獲得總線的控制權,優先權最低的實體必須等待,直到總線再次空閑,并對它的總線控制權作再次仲裁。
一旦一個實體控制了總線,它將選擇總線上的另一個目標實體,并與之通信。當控制實體發現目標實體正處于忙狀態,如正在處理另一個命令,這個控制實體則可以和其他實體通信,也可以返回總線到空閑狀態。
提示盡量將優先權最高的地址(如SCSIID7)分配給SCSI主機控制器。無論是窄SCSI,還是寬SCSI,最高優先權地址都是ID7。ID7不僅給主機控制器以最高的總線仲裁優先權,也建立了一致的優先權賦予原則,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技術一直處于不斷發展之中,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動電路種類。另一種纜線驅動技術是所謂的差分SCSI,它使用的是不同類型的纜線驅動電路,這使得總線的長度可以延伸得更遠,而能保證信號的精確接收。差分SCSI的技術規范出現己有好幾年了。近年來還出現了第二種差分SCSI,稱之為低電壓差分(LVD)SCSI,它已經形成規范,并在產品中實現。原有的差分SCSI現在被稱為高差分SCSI。區分高差分SCSI和低電壓差分SCSI是很重要的,因為兩者在電氣規范上是不兼容的,如把這兩者連接起來,將導致燒毀電路的危險。高差分SCSI在電氣特性上也與單端SCSI不相兼容。
LVDSCSI的設計目標是實現與單端SCSI的互操作,使LVD主機I/O控制器可以控制連接在SCSI總線上兩種設備。但在這種情況下,SCSI總線長度為單端SCSI的長度。設備越少,總線可以延伸的距離越長,實際上這樣的長度仍然相當短。當16個設備全部掛接到總線上時,WideUltraSCSI并不支持單端纜線驅動器。
1.SCSI的起動者和目標
SCSI的主機控制器一般被認為是大多數SCSI操作的起動者,而設備則是目標。起動者發送一個信號以起動一個操作,目標則響應起動者的請求,傳輸數據或者提供狀態信息。有些設備既可以作為起動者,也可以作為目標。
2.SCSI的標識、LUN和優先排列
因為SCSI總線是由一些分離的段連接而成的,所以它要求正確地標識每一個設備的機制。一個簡單的編址方案是為總線上的每一個設備安排惟一的地址,即SCSIID或稱地址,惟一地標識SCSI總線上的每一個設備和主機控制器,并確定總線仲裁優先權。
在SCSI總線上,每個主機控制器和設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量。在并行SCSI中,有兩個數據寬度:一個是8位,稱窄SCSI,有8個地址;另一個是16位,稱為寬SCSI,有16個地址。因為SCSI主機控制器要占據一個地址,所以,窄SCSI和寬SCSI分別僅剩下7個和15個設備地址。
窄SCSI應用如下優先排列策略:由SCSI的ID來決定總線上各實體的相對優先權。例如,最高的地址ID7是具有最高仲裁優先權的地址,而最低的地址ID0是最低優先權的地址。寬SCSI所使用的優先權排列似乎更有趣一些,為了保持與現存的窄SCSI相兼容,寬SCSI保持了原有的窄SCSI優先權排列策略,而把新加的從8到15的ID優先權排在更低的位置。
對于大部分工作站應用而言,7或15個地址是足夠的,但對于存儲網絡應用(如RAID),則需要更多的地址以達到合理的容量。為了滿足這類應用,SCSI也設計了子ID級的設備編址策略,稱為邏輯設備號(LUN)。圖中顯示了子系統內部的設備,這里子系統到主機的連接器使用的是SCSI地址,而子系統內的設備使用LUN進行編址。
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