SCSI（Small Computer System Interface）总线和协议

SCSI（Small Computer System Interface）总线和协议是计算机领域中一种重要的I/O技术，用于在计算机和存储设备之间高效地交换数据。SCSI标准涵盖了硬件接口、总线规范和通信协议，允许不同类型的设备（如硬盘、磁带驱动器、光驱等）通过共享的并行或串行总线进行通信。 一、I/O通路 1. 系统总线：这是计算机核心部分，用于CPU与主存储器（RAM）之间的高速数据传输。系统总线通常采用高频率设计，以满足CPU对数据的需求。由于物理限制，它应尽可能短且只连接CPU和RAM。 2. 主机I/O总线：为了减轻CPU负担，许多任务被分配给专门的处理器，如图形处理器。由于不能直接连接系统总线，计算机通常有一个主机I/O总线，如PCI（Peripheral Component Interconnection）。PCI桥接芯片在系统总线和主机I/O总线之间建立连接。 3. I/O总线：设备驱动器是控制外围设备并与之通信的关键，其中一部分以固件形式存在于特定处理器（ASIC）中。存储设备通过主机总线适配器（HBA）或内置控制器连接到服务器。SCSI和光纤通道是常见的I/O总线技术。 二、并行SCSI总线 并行SCSI是最初的设计，使用并行电缆连接最多16个设备。它由8根数据线和控制线组成，以较高的速度传输数据，但受到电气问题的限制，传输距离通常不超过15-25米。为提高性能，后来的SCSI标准增加了数据通路（16位或32位）和更快的时钟频率。然而，随着速度提升，出现了“飘移”问题，即并行数据传输时，不同线路的延迟差异导致接收时间不一致。更高速度意味着更严格的同步要求，限制了电缆长度。 SCSI自1986年发布以来，经历了多次速度升级，从4Mbps发展到320Mbps。并行SCSI总线通常以菊花链方式连接外部设备，通过服务器上的控制器。 三、串行SCSI（SAS/SSCI） 为解决并行SCSI的局限，出现了串行SCSI（SAS，Serial Attached SCSI），它提供更高的传输速度和更远的传输距离。SAS使用串行接口，减少了电气干扰和飘移问题，支持更复杂的拓扑结构，如星形或背板配置。 四、SCSI协议 SCSI协议定义了设备间的通信规则，包括命令、数据格式和错误处理。虽然最初是并行协议，但现在广泛应用于各种串行接口，如SAS和SATA。此外，随着IP存储的发展，TCP/IP和以太网也开始承载SCSI协议，形成了iSCSI技术，使得存储网络可以基于现有的网络基础设施。 总结： SCSI总线和协议是计算机系统与存储设备间数据传输的核心组成部分。从并行SCSI的早期版本到现在的串行SAS和iSCSI，SCSI技术不断演进，适应了更高的性能需求和更复杂的网络环境。在理解SCSI时，关键是要掌握I/O通路的层次结构，了解并行和串行SCSI的特点，以及SCSI协议在现代存储解决方案中的角色。