SCSI глоссарий

A

Active Negation - активное отрицание - применение этого метода позволяет существенно снизить шумы на SCSI шине.

Active Termination - активное терминирование - в случае активного терминирования активный терминатор представляет собой один или несколько стабилизаторов напряжения вместо пассивного делителя напряжения на резисторах, применяемого при пассивном терминировании.
Вот так устроен пассивный терминатор (символом /// изображены резисторы):

    Питание  ------////-------+------////-----  GND
                                       |
                                       |
                               SCSI сигнал

Такая схема должна использоваться для каждого сигнала шины SCSI.

Активный терминатор существенно отличается от него:

             Регулятор на 2.85V
               +-----------+   +2.85V    110 Om
Питание   -----|вход выход |-----+------////------SCSI сигнал
               |   gnd     |     |
               +-----------+     |
                    |            +------////------SCSI сигнал
                    |            |
GND  ---------------+            |
                                 +------////------SCSI сигнал
                                 |
                                и т.п.

 

Напряжение, вырабатываемое специальным стабилизатором, показанным на рисунке, всегда корректируется в зависимости от общей нагрузки и поддерживается на необходимом уровне.

ASPI - Advanced SCSI Programming Interface (усовершенствованный интерфейс программирования для SCSI) - стандарт для программирования взаимодействия между SCSI контроллером и драйверами SCSI устройств. ASPI позволяет разным драйверам разделять один аппаратный канал SCSI.

ASPI Manager - ASPI менеджер - программа, управляющая взаимодействием различных ASPI модулей, собственно SCSI контроллеров и устройств SCSI, подключенных к этим контроллерам. ASPI менеджеры всегда создаются под конкретную операционную систему - DOS, OS/2 и UNIX, а также конкретные модели SCSI контроллеров.

Asynchronous Data Transfer - асинхронная передача данных - один из способов передачи данных по SCSI интерфейсу. Был введен в самом первом варианте стандарта SCSI (SCSI-1). Скорость передачи данных, как правило, не превышает 2 MB/s. Основное отличие асинхронного интерфейса от синхронного в том, что по асинхронному интерфейсу передача данных осуществляется только после подтверждения принимающим устройством приема ранее посланных данных и разрешения тем самым на передачу следующих. Его еще иногда называют интерфейсом спросил/ответил. Отсюда простой вывод - чем длиннее кабель, тем ниже скорость передачи, так пока сигнал подтверждения приема не придет к передатчику, новые данные не будут отправлены. Задержка распространения сигнала составляет для типичного SCSI кабеля 5.25 ns/m.

B

BIOS - Basic Input/Output System (базовая система ввода/вывода) - в данном случае программа настройки и управления SCSI контроллерами. Аналогично BIOS материнской платы, хранится в специальной микросхеме памяти, как правило, позволяющей перезапись информации. В любом случае, наличие энергонезависимой памяти обязательно для SCSI контроллера для хранения настроек BIOS.

Bus Mastering - единоличное управление шиной - метод, подробно описываемый в основном "Глоссарии", и используемый практически всеми современными SCSI контроллерами.

C

Command Queueing - формирование очереди команд - в первоначальном варианте SCSI стандарта (SCSI-1) такое понятие отсутствовало, так как можно было послать только одну команду на одно устройство. Теперь можно посылать до 256 команд сразу на одно устройство, причем устройство имеет право само определить порядок выполнения команд для оптимизации своей работы.

D

Differential - дифференциальный - термин, указывающий, что сигнал на SCSI двуполярный, т.е. значение определяется не только уровнем, но и также полярностью используемого напряжения. Это позволяет снизить воздействие шумов на SCSI шину и максимально физически удлинить SCSI кабель. Первый вариант SCSI интерфейса с использованием двуполярных сигналов LVD SCSI (Ultra2SCSI), разрешает длину кабеля до 12 m.

Disk Array - дисковый массив - несколько дисков, объединенных SCSI контроллером как бы в один физический диск, который видит операционная система.

E

Exclusive OR (XOR) - исключающее ИЛИ - одна из операций в булевой алгебре. При выполнении этой операции над 0 и 1 результат равен 0, над 1 и 1 тоже 0 и только при 0 и 0 результат равен 1. Благодаря таким свойствам, этот алгоритм используется в RAID уровней 2, 3, 4 и 5, так в результате побитной операции XOR, например, над двумя байтами сразу определяется количество единиц в байте. Эта информация сохраняется вместе с данными на диске для их контроля.

F

Fast SCSI - быстрое SCSI - следующий этап развития самого первого варианта стандарта SCSI (SCSI-1). Согласно этому стандарту, скорость передачи данных была повышена с 5 MBytes/s до 10 MBytes/s. Термин Fast SCSI применим только к контроллерам и устройствам, обеспечивающим синхронный обмен данными со скоростью свыше 5 MBytes/s, т.е. 10 MBytes/s и выше. Этот применим только к SCSI-2 устройствам, так как SCSI-1 таких характеристик по скорости не обеспечивает.

Forced Perfect Termination (FPT) - принудительное идеальное терминирование - наиболее современная форма терминирования с использованием нескольких регуляторов напряжения и нескольких диодов. Идея FPT показана на рисунке.

FPT делает невозможным практически любые переотражения сигнала и поэтому становится популярной формой активного терминирования.

H

Host - главный - собственно компьютер, в который устанавливается Host Adapter.

Hot Swap - горячая замена - термин, применяемый для дисковых систем, допускающих смену жесткого диска во время операций обращения к дисковой системе без потерь информации в системе.

Host Adapter - главный адаптер - общепринятое наименование интеллектуальных контроллеров, которые управляют подключенными к ним периферийными устройствами.  К таким адаптерам относятся и SCSI контроллеры.

I

Interrupt 13 (оно же INT13) - 13 прерывание - программное прерывание для операций с дисками, используемое DOS. Поддерживается BIOS компьютера для IDE жестких дисков и BIOS SCSI адаптеров для SCSI жестких дисков. Если SCSI контроллер обнаружил подключенный к нему жесткий диск (диски), то он загружает поддержку INT13 для своих дисков и перехватывает обращения внешних DOS программ (или обращения, например Windows до загрузки ими драйвера SCSI контроллера) к SCSI жестким дискам. Поддержка INT13 распространяется только на жесткие диски. Если к SCSI контроллеру подключен, например, только привод CD-ROM, то SCSI BIOS не загружается и контроллер выдает сообщение: Hard Disk Drive not found - SCSI BIOS not installed! (Жесткий диск не обнаружен, SCSI BIOS не используется).

Initiator - инициатор - устройство, вырабатывающее команды на SCSI шине, как правило, это SCSI контроллер. Инициатор обязательно работает в паре с target.

L

LVD - Low Voltage Differential (низковольтный дифференциальный) - двуполярный дифференциальный) сигнал, используемый для высокоскоростной передачи данных в современных вариантах SCSI интерфейса. При использовании LVD уровень напряжения сигнала находится в пределах +--1.8 V. На LVD интерфейсе сигналы положительной и отрицательной полярности идут по разным физическим проводам. Для поддержки SCSI LVD требуется специальный кабель, состоящий из групп витых пар.

LUN - Logical Unit Number (логический номер устройства) - дополнительный идентификатор устройства на шине SCSI, позволяющий разместить на одном физическом SCSI адресе несколько устройств. Например, внешний дисковый массив имеет один SCSI адрес, но каждому диску присваивается свой LUN, что позволяет компьютеру видеть каждый диск в отдельности. 

M

Mirroring - зеркализация - также часто называется RAID уровня 0 или дуплексированием (при использовании 2 SCSI контроллеров). Реализуется полным дублированием записываемой информации на 2 диска одновременно. Дорогостоящий метод с точки зрения дисковой избыточности, но позволяющий сэкономить средства за счет применения обычного SCSI контроллера, а не дорогостоящего контроллера RAID.

MTBDL - Mean Time Before Data Loss (время между потерями данных) - один из показателей надежности RAID контроллеров. Означает среднее время между случаями потери или повреждения данных RAID контроллерами.

MTBF - Mean Time Between Failure (время между отказами) - один из показателей надежности. Как правило, этим показателем оценивается надежность жестких дисков. Для SCSI дисков обычным значением MTBF является 1 000 000 часов.

MTDA - Mean Time Data Availability (время доступности данных) - среднее время между сбоями доступа к данным без потери и/или повреждения самих данных.

MTTR - Mean Time To Repair (время для ремонта) - параметр определяет среднее время восстановления RAID массива до первоначального полностью отказоустойчивого состояния.

Multithreading - многопотоковость - способность SCSI контроллера формировать 2 или более ожидающих обработки команд к 2 или более SCSI устройствам.

N

Narrow SCSI Device - дословно "узкое SCSI устройство" - таким термином в документации и литературе по SCSI устройствам исторически обозначаются 8-ми разрядные SCSI устройства. Как "широкие" (wide) обозначаются 16-ти разрядные SCSI устройства.

P

Parity - четность - один из способов использования избыточности данных для контроля их целостности. Применяется в RAID уровней 2, 3, 4 и 5 для восстановления данных из-за какой-либо аварии.

Q

QAS - Quick Arbitration and Selection (быстрый арбитраж и выбор) - механизм, применяемый в Ultra320 SCSI для снижения непроизводственных затрат на SCSI шине. Увеличивает максимальное использование SCSI шины, но поддерживается только в том случае, если поддержка QAS есть в подключенных к шине устройствах.

R

RAID - Redundant Array of Inexpensive Disks (избыточный массив недорогих дисков) - это термин был придуман в 1987 году учеными Университета Беркли в Калифорнии. Контроллеры RAID систем используются для построения дисковых массивов, в которых выход из строя одного из дисков не приводит к потере или повреждению данных, хранящихся на дисках массива. Для RAID массивов определены ряд уровней (level):

• RAID уровня 0 - требует минимально 2-х дисков и обеспечивает наивысшую производительность, но без защиты от потери и/или повреждения данных. Алгоритм работы основан на разделении данных на "полоски" (striping). В том случае, если от дисковой системы требуется наивысшая производительность, но при этом также требуется защита от выхода из строя жестких дисков и нет недостатка в средствах, устанавливаются два RAID контроллера зеркально и каждый конфигурируется под уровень 0.

• RAID уровня 1 -   работает только с 2 дисками и фактически делает только зеркализацию (mirroring). Зеркализация не снижает производительность при чтении, но скорость записи снижается существенно, так как приходится выполнять запись на два диска, причем сначала на один, затем на другой.

• RAID уровня 5 - требует минимально 3-х дисков и обеспечивает как защиту данных от выхода из строя жестких дисков, так и вполне приемлемую производительность. Применяется как striping, так и parity. Избыточность составляет 1 диск в одном массиве. Т.е. при установке 3-х дисков по 9 GBytes операционная система увидит только 18 GBytes. Установив 6 дисков по 9 GBytes, можно использовать для работы 45 GBytes и т.д.

• RAID уровня 7 - требует хотя бы одного диска и представляет собой обычное независимое подключение дисков к RAID контроллеру. Никакие striping, parity и т.п. не используются. Сами диски могут быть отформатированы и разбиты на логические диски в необходимой для использования операционной системе. При использовании RAID других уровней это невозможно. Применение RAID 7 фактически представляет собой использование RAID контроллера в качестве обычного, но очень высокопроизводительного SCSI контроллера с кэш-памятью.

• RAID уровня 0+1 - использует striping от RAID уровня 0 и mirroring от RAID уровня 1. Отличается повышенной, по сравнению с обычным RAID уровня 1, производительностью, хотя избыточность по-прежнему 100%.

• RAID уровня 10 - та же архитектура, что и в RAID уровня 0+1, но примененная для дискового массива из нескольких групп дисков. Избыточность соответственно 100%.

• RAID уровня 30 - используется striping, но "полоска" данных распределяется по большим группам дисков с использованием контроля по четности..

• RAID уровня 50 - то же, что и RAID уровня 30, но с использованием XOR для контроля целостности данных.

Redundant - избыточность - дублирование диска или любой другой составляющей дисковой подсистемы для сохранения данных.

Removability - переносимость - возможность устройства со сменным носителем, такой как магнитооптический накопитель, например, выполнять замену диска во время работы без потери данных. Без поддержки режима переносимости замена диска приведет к потере данных.

S

SAF-TE - SCSI Accessed Fault-Tolerant Enclosures (Доступная диагностика сбоев SCSI устройств) - спецификация на аппаратное обеспечение корзин для  жестких дисков горячей замены. Предусматривает диагностику температуры жестких дисков, а также их работоспособности по анализу активности диска. В соответствии с результатами диагностики также выполняется управление индикацией работоспособности и активности по каждому из дисков, установленных в корзине. В случае выхода из строя диска также предусматривается отключение питания неисправного диска. Если к корзине подключены вентиляторы, то обеспечивается управление их включением/выключением в зависимости от температуры внутри корзины. Программы диагностики, поставляемые производителями RAID контроллеров, например AMI, умеют извлекать диагностическую информацию из корзин, поддерживающих эту спецификацию.

SCAM - SCSI Configures Auto Magically (SCSI устройства конфигурируются автоматически, как по волшебству) - алгоритм конфигурирования SCSI устройств, представляющий собой как бы Plug and Play, но только для SCSI устройств. SCSI адаптер, поддерживающий такой режим, может присвоить адрес SCSI устройства (SCSI ID) автоматически как самому себе, так и всем периферийным устройствам, подключенным к нему. Поддержка SCAM также дает возможность SCSI контроллеру управлять терминированием всей шины.

SCSI - Small Computer Systems Interface (системный интерфейс для малых компьютеров) - интерфейс, разработанный для объединения на одной шине различных по своему назначению устройств, таких как жесткие диски, накопители на магнитооптических дисках, стримеры, сканеры и т.д. Применяется в различных архитектурах компьютерных систем, а не только в PC. Стандарт определяет не только физический интерфейс, но и систему команд, управляющих устройствами SCSI. За время своего существования стандарт активно развивался и к настоящему времени существуют следующие варианты (термины в таблице утверждены техническим комитетом T10 по SCSI):

Примечания:

1. Кабель максимальной длины не рекомендуется использовать.

2. Слово "narrow" может предшествовать этому термину.

3. В стандартах SCSI не предполагается применение технологии LVD для таких вариантов интерфейса.

4. Только в том случае, если все устройства на шине поддерживают LVD, возможно использование кабеля до 12 метров длиной и, кроме этого, работа со скоростью обмена 80 MBytes/s. В случае установки хотя бы одного устройства Single-Ended SCSI все параметры интерфейса определяются именно этим единственным устройством, т.е. преимущества LVD Ultra2 SCSI становятся недоступными.

5. Дифференциальный сигнал не используется на скоростях выше 80 MBytes/s.

6. Все интерфейсы выше Ultra2 только 16-ти разрядные.

Для определения того, в каком режиме может работать конкретное устройство, например, жесткий диск, часто требуется знать расшифровку SCSI икон, которыми маркируется устройство:

Используемые SCSI разъемы сведены в таблицу:

SCSI Overhead - непроизводственные затраты у SCSI - этим термином обозначается время, необходимое SCSI контроллеру для выработки команды. Чем меньше SCSI Overhead, тем лучше контроллер.

Single-Ended SCSI - асимметричный SCSI - термин обозначает обычный SCSI интерфейс, в котором для каждого сигнала на шине есть свой проводник. Этот термин часто используется для указания принадлежности к "классическому" SCSI. В LVD SCSI и последующих вариантах SCSI каждый сигнал идет уже по 2 проводам (по одному положительной полярности, а по другому отрицательной).

SLED - Single Large Expensive Disk (одиночный большой и дорогой диск) - обозначение дисков старых больших компьютеров. Именно в противовес им и появился RAID.

Software Array - программа управления массивом - программа, заменяющая аппаратный RAID контроллер. Ее использование снижает стоимость системы, но резко увеличивает нагрузку на центральный процессор.

Striping - разделение данных на "полоски" - распространение данных равномерно по многим дискам для повышения производительности дисковой системы. Эта операция может быть проделана над одиночным байтом, словом или любым другим блоком данных. Повышение скорости записи/чтения достигается за счет передачи небольших блоков данных (каждый из которых как правило, помещается в буфер жесткого диска) одновременно на все диски массива. Понятно, что термин "одновременно" условен, но поскольку скорость обмена данными на SCSI интерфейсе намного превышает скорость записи/чтения на диск, реально это именно так.
         Выбор размера определяется критерием максимальной производительности. Striping применяется в RAID контроллерах и размер "полоски" определяется, как правило, объемом и организацией кэш-памяти RAID контроллера. Увеличение объема данных в одной полосе для приложений с последовательным доступом к диску (т.е. в основном операции выполняются над большими массивами данных, например, при записи видео) увеличивает скорость записи/чтения на диск, но в противном случае (приложение работает с большим количеством маленьких файлов) работа замедляется, так как одна "полоса" будет занимать много строк кэш-памяти и частая смена данных потребует большего времени.

Synchronous Transfer - синхронная передача - обмен данными между контроллером и периферийным устройством с заранее согласованной скоростью обмена. Очевидно, что оба (контроллер и периферийное устройство) должны поддерживать выбранную скорость. Скорость обмена при синхронной передаче зависит только от характеристик устройств на шине и физических характеристик интерфейсного кабеля. На дифференциальном SCSI интерфейсе достигнута скорость 80 MBytes/s и уже фактически внедрен очередной вариант (также на дифференциальном сигнале) SCSI со скоростью обмена 160 MBytes/s. 

T

Tagged queuing - упорядоченная очередь - механизм, применяемый для повышения производительности SCSI интерфейса. Начиная со SCSI-2 контроллер (host adapter) вместе с периферийными устройствами имеет право переопределять последовательность команд для минимизации поиска информации на носителе (жестком диске, CD-ROM приводе и т.п.).

Target - цель - в терминологии SCSI это приемник SCSI команд на интерфейсе. Это может быть любое SCSI устройство, такое как жесткий диск, привод CD-ROM и т.п.

Termination - терминирование - в соответствии с требованиями к конструктивному исполнению шины SCSI, на последних устройствах с обеих концов шины должны быть установлены нагрузочные резисторы. Резисторы на обоих концах шины необходимы для уменьшения переотражения сигналов. 

U

Ultra3 SCSI - общее название самого высокоскоростного SCSI интерфейса. Его подмножеством являются Ultra160 SCSI и Ultra160+ SCSI. Стандарт предусматривает 32-х разрядную передачу данных, использование дифференциального интерфейса и возможность передачи данных как по заднему, так и переднему фронту сигнала REQ/ACK.

Ultra160 SCSI - последний вариант SCSI интерфейса, внедрение которого началось в конце 1999 года. Совместим по кабелям, терминаторам и разъемам с Ultra2 SCSI. В случае совмещения устройств Ultra2 SCSI и Ultra160 SCSI на одном канале контроллера Ultra160 SCSI каждое из устройств будет работать на своей полной скорости. Отличается от предыдущих рядом принципиальных улучшений:

• скорость обмена данными увеличена до 160 MBytes/s

• 32-х разрядный алгоритм CRC контроля передаваемых/принимаемых данных, позволяющий обнаруживать:

  • одиночные ошибки (один бит неверен)

  • двойные ошибки (два бита неверны)

  • любые ошибки с нечетными битами

  • ошибки в 32-х разрядных пакетах данных

• поддержка 64-разрядной шины PCI (понятно, что иначе смысл нового интерфейса теряется - пропускная способность 32-разрядной PCI - 133 MBytes/s).

• добавлен механизм Domain Validation, определяющий порядок автоматической проверки всего интерфейса в целом. Проверке подлежит как контроллер интерфейса, так и кабели, объединительные панели, а также собственно устройства на интерфейсе, например, жесткие диски. Только при выявлении соответствия всех компонентов требованиям спецификации Ultra160 SCSI контроллер установит режим Ultra160 SCSI на интерфейсе.

Ultra160+ SCSI - модернизированный вариант Ultra160 SCSI, отличающийся добавлением возможности пакетного обмена и быстрым арбитражем на шине. В этом стандарте переработан весь механизм арбитража с целью уменьшения времени, отнимаемого процедурой арбитража у шины.

Ultra160/m SCSI - старое название Ultra160 SCSI. Некоторые производители, например Quantum, до сих  пор применяют именно это обозначение. Термины Ultra160/m SCSI и Ultra160 SCSI обозначают один и тот же стандарт.

Ultra320 SCSI - вариант SCSI, отличающийся скоростью обмена до 320 мегабайт в секунду, добавлением возможности пакетного обмена и быстрым арбитражем на шине. В этом стандарте переработан весь механизм арбитража с целью уменьшения времени, отнимаемого процедурой арбитража у шины.

W

Wide - широкий - общепринятый термин для обозначения 16-ти разрядных вариантов SCSI интерфейса. 8-ми разрядные варианты обозначаются как narrow (узкие).

При подготовке этого материала использовалась информация с сайтов компаний Adaptec и Mylex, а также из собственно стандартов SCSI.