fcp协议
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2023年3月20日发(作者：ltspice)SCSI协议及相关技术
主要功能是在主机和存储设备之间传送命令、状态和块数据。在各类存储技术中，SCSI协
议可谓是最重要的脊梁。
操作系统与SCSII/O
操作系统对外部设备（如磁盘、磁带、光存储、打印机和扫描仪）的I/O操作，可以
通过SCSI协议来实现，一般情况下SCSI协议都嵌入到设备驱动器或者主机适配器的板载
逻辑中。
因为SCSI协议层位于操作系统和外部资源之间，它具有不同的功能组件。例如，应用
程序一般将数据作为文件或者记录来访问。尽管数据最终都将在磁盘或者磁带介质上以数据
块的方式存放，但是文件的检索需要一系列功能将未加工的块数据装配成应用程序能够操作
的连续文件。
这个过程的第一步由应用程序通过操作系统所连接的文件系统承担。文件系统以目录、
文件夹和文件的方式来创建人们可读的数据抽象。当一个用户的应用程序打开一个文件时，
会引发一系列的进程。它们使用底层SCSI命令，控制数据块从存储系统到内存的安全传输。
因此在文件系统层次中，数据传输在文件描述和块I/O之间进行。
正像文件系统描述了对用户应用程序数据的抽象一样，物理存储设备被描述成文件系
统的抽象。例如，在Windows中的E驱动器或者Unix中的/dev/dsk2可以是一个单独的磁
盘、一个大磁盘的一部分或者多磁盘的条带阵列。文件系统依赖于卷管理功能，它将各种存
储设备看作可以并发的、很容易访问的资源。设备的虚拟化将物理存储转换成逻辑存储，并
且承担了在磁盘上放置数据块所需的复杂任务。文件/数据块转换和映射功能可以像一个单
独的卷管理应用程序那样复杂，也可以像适配卡设备驱动程序接口那么简单明了。例如，
WindowsNT提供了Windows磁盘管理程序，为物理磁盘分配逻辑驱动器名。适配卡的设
备驱动程序负责将它的资源作为一个物理SCSI实体，出现在Windows磁盘管理程序中。
Windows磁盘管理程序可以为这些资源分配逻辑名，文件系统按顺序使用这些逻辑名为目
录和文件确定位置。
如图一所示，逻辑抽象的层次从实际的物理SCSI设备一直到同主机系统的连接。在操
作系统层次，一般的访问方法允许对SCSI设备进行统一的处理，而不考虑它们在系统中的
物理连接。在保存文件时，文件系统并不关心逻辑驱动器是一个SCSI单元、一个Fibre
Channel阵列还是千兆以太网的某个IP存储设备。在各种情况下，逻辑实体和物理存储的
映射完成主机系统和合适的目标SCSI命令的发送，它在二者之间用来传输数据块。
不考虑潜在的通道，操作系统对物理设备的描述是通过总线/目标/LUN三元组定义的，
这种三元组来自于并行SCSI技术。总线描述了主机上潜在的几个SCSI接口之一，每一个
都支持一个单独的磁盘串。目标代表了串上一个单独的磁盘控制器，窄SCSI一共可以有7
个，宽SCSI可以有15个。LUN标志允许控制器管理额外的磁盘，例如一个RAID设备。
总线/目标/LUN三元组和逻辑设备标识符之间的映射为物理设备提供了到高层文件系
统的端口。因为FibreChannel和IP存储是串行通信，没有总线设备，为了和操作系统的
SCSI名称相兼容，总线标识符可以伪造。例如，一个单独的服务器中的两个IP存储网卡可
以具有不同的总线标识符以模仿SCSI适配器配置。厂商不同，具体实现也不同，但是设备
驱动器程序遵守操作系统的标准SCSI访问方法。
总线/目标/LUN标识符可以进一步映射到某个传输的寻址条件上。例如，FCP（Fibre
ChannelProtocol，光纤通道协议）将总线/目标/LUN映射到DI（deviceidentification，设
备标识符）/LUN对上。因此，物理存储的表示有两个组成部分。一个是对于操作系统，使
用大家都熟悉的基于SCSI三元组的可访问实体；另外一个是针对某个传输，以适应更改拓
扑结构的寻址条件。
在这一层下面，数据块传送的引发器（initiator）和目标相互交换SCSI-3命令和状态。
SCSI引发器和目标之间的关系定义在SAM-2中，对于特定的SCSI-3实现有不同的标准文
档。
SCSI体系结构模型
SCSI-3标准家族引进了几种新的SCSI命令变体，其中包括串行SCSI-3和在磁带中进
行数据流和介质处理所需要的特殊命令组。如图二所示，命令层独立于协议层，协议层用来
在设备之间传送SCSI-3命令。这使得取代SCSI-3同操作系统之间的命令接口下的不同传输
更具有灵活性。例如，在视频编辑系统中，外部设备可以使用IEEE1394FireWire处理高速
但是有距离限制的SCSI-3串行总线事务。
SCSI体系结构定义了引发器（主机）和目标（例如磁盘、磁带）之间作为客户/服务器
进行交换的关系。SCSI-3应用程序客户端在主机上，它描述了高层应用程序、文件系统和
操作系统的I/O请求。SCSI-3设备服务器在目标设备中，负责对请求做出响应。客户/服务
器请求和响应通过底层传输的方式进行交换，并且由合适?SCSI-3服务发送协议进行管理，
如FCP协议或者千兆串行链路的iSCSI协议。因此，SCSI-3协议和SCSI-3传输协议就区分
开了，前者从主机的应用程序中对I/O请求提供服务，后者通过服务发送子系统传输数据。
因为一个引发器可能向一个目标发送多个请求，因此客户/服务器模型必须支持并发请求
/响应交换，并且记录每个交换的状态。状态和诊断功能可以由两个实体之间的任务管理程
序负责。
SCSI-3体系结构模型是结构化的，因此主机系统的I/O请求可以不考虑底层的服务发
送子系统就获得服务。因此，一个单独的文件服务器可以管理不同目标类型的I/O操作。例
如，一台服务器在千兆以太网接口上可以具有直接的SCSI目标，也可以具有串行SCSI目
标。一些NAS系统使用之间连接的存储提供文件服务，使用千兆传输的串行SCSI提供数据
块、存储扩展和磁带备份服务。
相关链接：SCSI-3与SAM-2
SCSI（SmallComputerSystemInterface，小型计算机系统接口）是一种高性能计算
机外部设备接口。通过这个接口，所有连接到PC的外部设备均可通过HBA（HostBus
Adapter，主机总线适配器）实现彼此间独立于主机的数据传输和分发。
从1982年SCSI的前身SASI（ShugartAssociatesSystemsInterface）到1986年被
ANSI接受为标准（X3.131-1986），再到目前乃至将来各种SCSI相关标准和技术的不断推
出，SCSI已经走过了20多年的历程。
SCSI是一种规范，是一组协议族。第三代SCSI最初被称为SCSI-3，以区别于SCSI-2。
但当SCSI-3体系结构模型SAM（SCSI-3ArchitectureModel）被修改时，这种体系结构模
型就被称为SAM-2了。
SCSI技术入门
文章来源：文章作者：发布时间：2006-05-29字体：[大中小]
SCSI直译为小型计算机系统专用接口(SmallComputerSystemInterface)是一种连结主机和外围设备的接口，支持包
驱动器、磁带机、光驱、扫描仪在内的多种设备。它由SCSI控制器进行数据操作，SCSI控制器相当于一块小型CPU，有
命令集和缓存。要了解SCSI，必须先了解它的类型，以下是STA（SCSITradeAssociation，SCSI同业公会）的标准分
SCSI接口类型
SCSI连接器分为内置和外置两种，内置数据线的外型和IDE数据线一样，只是针数和规格稍有差别，主要用于连接光
盘。40针IDE线有40根导线，40针ATA66有80根导线，SCSI内置则分为50针、68针和80针。
SCSIID
ID（identify）作为SCSI设备在SCSI总线的唯一识别符，绝对不允许重复，可选范围从0到15，SCSI主控制器通
D7，即是说我们可以用在设备上的ID号共有15个。
在SCSI总线中，控制器也算一个设备，即实际最大可连接设备数目=理论最大支持设备数目-1。
总线终结器
总线终结器能告诉SCSI主控制器整条总线在何处终结，并发出一个反射信号给控制器，必须在两个物理终端作一个终
才能使用SCSI总线。常见的错误是把终结设置在ID号最高或最低的地方，而不是设置在物理终端的SCSI设备上。其
I设备总是以链形来连接的，按顺序就能分辨出哪一个是终结设备。
终结的方式有三种：自终结设备、物理总线终结器和自终结电缆。大多数新型SCSI设备都有自终结跳线，只要把非终
的自终结跳线设置成OFF即可避免冲突问题；物理总线终结器是一种硬件接头，又分为主动型和被动型两种，主动型使
调整器来进行操作，被动型利用总线上的能源信号来操作，被动型比主动型更为精确；自终结电缆可以代替物理总线终
也是一种硬件，它的价格非常昂贵，常用于两个主机连接同一个物理设备，如：两个服务器存取同一个物理SCSI硬盘
通过检查SCSIID和总线终结器，我们可以找出大多数冲突现象的解决方法，这是SCSI设备用户必须重视的一点。
SCSI规格公用的几个标准术语解释
SCSI-1：它是最早SCSI，特点是：支持同步和异步SCSI外围设备，支持7台8位的外围设备，使用8位的通道宽度
速率为4MB/s，这现在通常是扫描仪在用的。
SCSI-2：类似SCSI-1，但是可以支持同时连接7个装置，传输速率为10-20MB/s，目前有CD-R、CD-ROM在使用。
FastSCSI：8位的通道宽度，使用双倍的频率，传输速率为10MB/s。
WideSCSI：16位的通道宽度，传输速率为20MB/s。
UltraSCSI：8位的通道宽度，传输速率为20MB/s，其允许接口电缆最大长度为1.5米。
UltraWideSCSI：16位的通道宽度，传输速率为40MB/s，其允许接口电缆的最大长度为1.5米。
Ultra2SCSI：8位的通道宽度，其采用了LVD（LowVoltageDifferential，低电平微分）传输模式,传输速率为40MB/s，
允许接口电缆的最长为12米，大大增加了设备的灵活性，支持同时挂接15个装置。
WIDEUltra2SCSI：它跟Ultra2SCSI差不多，也是采用LVD传输模式，允许最长接口电缆为12米，可同时挂接15个装
置，不同于Ultra2SCSI，它有16位的通道宽度，因此传输速度为80MB/s。
Ultra160SCSI：支持最高数据传输率为160MB/s。
Ultra320SCSI：支持最高数据传输达到了320MB/s，是目前最新的SCSI接口类型。
SingleEnded（单终结）：许多旧式设备都是单终结设备，它们限制于SCSI-1协议的6米长度。注意：此距离包括设备内部
电缆的距离。
Differential（分差动）：SCSI总线和设备可借助它来沿长传输的距离，附加线的最大长度为25米。缺点是与单终结设备
不兼容。
SCSI的优点与缺点
SCSI接口优点：
适应面广，在一块SCSI控制卡上就可以同时挂接15个设备。
高性能（具有很多任务、宽带宽及少CPU占用率等特点）。
具有外置和内置两种。
SCSI接口缺点：
价格昂贵；安装复杂。
各类SCSI总线带宽速率比较
SCSI技术
SCSI是“SmallComputerSystemInterface”(小型计算机系统接口)
的英文缩写，它是专门用于服务器和高档工作站的数据传输接口技术。SCSI卡
是SCSI控制卡的简称。就像显示卡工作在主板和显示器之间一样，SCSI卡工作
在计算机主板和SCSI设备(如SCSI硬盘、SCSI光驱、SCSI接口的扫描仪)之间，
如下图所示。
需要说明的是，SCSI卡是一种32位或64位PCI设备，需要插在主板的
32位或64位PCI插槽上。如果主板上已经集成了SCSI控制器，则没有必要安
装SCSI卡，就像整合型主板集成了显示卡就没有必要再安装一块显示卡一样。
SCSI卡的结构
SCSI卡的功能就是串接和控制SCSI设备，在计算机主板和连接的SCSI
设备之间快速传递数据。SCSI卡的类型不同，连接的SCSI设备数量也不同，早
期的SCSI卡可以连接6个SCSI设备，较新的SCSI卡可以连接16个SCSI设备。
一块SCSI卡由SCSI控制芯片、SCSIBIOS、内置SCSI接口、外置SCSI
接口、PCI插脚和SCSI终结器六个部分构成，如图所示。
1、SCSI控制芯片
SCSI设备由SCSI控制器进行数据操作，是SCSI卡最重要的部分。SCSI控
制芯片相当于一块小型CPU，有自己的命令集和缓存。
SCSI卡有独立的芯片负责SCSI数据处理，当CPU将指令传输给SCSI后，
随即去处理后续指令，其他的相关工作就交给SCSI控制芯片来处理，当SCSI“处
理器”处理完毕后，再发送控制信息给CPU，CPU再接着进行后续工作，因此SCSI
系统对CPU的占用率很低。另外，SCSI控制器和硬盘允许一个用户对其进行数
据传输的同时，另一位用户可对其进行数据查找，这就是SCS控制器和硬盘并行
处理能力的体现。这两方面的特点对于高端应用领域是非常必要的，因为在如网
络服务器等应用方面，如果硬盘不具有很强的并行处理能力，当许多用户同时存
取时，系统就会变得极其缓慢，而且很容易导致系统崩溃。
2、内置SCSI接口
SCSI接口被称为“高密度接口”，它有许多种类，而且接口针脚数目有所
不同。内置SCSI接口有50针、68针，用来连接内置式SCSI设备，如SCSI硬
盘、SCSI光驱等。目前连接SCSI硬盘的内置SCSI接口以68针为主流。
3、外置SCSI接口
我们知道，IDE接口是没有外置接口的，因此只能安装内置的硬盘和光驱。
而SCSI接口则不同，它不仅可以接驳内置的SCSI硬盘和SCSI光驱，而且还有
外置接口，可以安装SCSI接口的扫描仪以及其他外置SCSI设备。外置SCSI接
口外观看起来很像打印接口。
4、SCSIBIOS
BIOS是“BasicInput/OutputSystem”(基本输入/输出)的英文缩写。SCSI
的BIOS与主板、显卡的BIOS一样，提供SCSI的基本设置功能。当您开机时，
会出现进入BIOS设置的英文提示，此时按提示的组合键，就能进入SCSIBIOS
的设置程序。用户可在网上下载新的版本来更新SCSI的BIOS。
5、PCI插脚
至于PCI插脚，大家一定都认识了，SCSI卡就是通过它与主板上的PCI插
槽相连接。
需要注意的是，图2中显示的是一块64位PCISCSI卡，只有当主板上有
64位PCI插槽的时候，才能把64位PCI的SCSI卡安装到主板上。
6、SCSI终结器
IDE接口是非常易于使用的，只要设定主设备和从设备就可以使用，而SCSI
的使用则比较麻烦，需要进行“终结”设置才能使用。所谓“终结”就是在最后
一个SCSI设备上设置一个跳线或安装一个终结器，通知SCSI控制器SCSI总线
到此处就结束了。SCSI卡本身就是一个SCSI设备，因此占用一个ID号，如果
卡上没有连接硬盘或其他设备，则应将终结跳线设为“On”，否则就设为
“Off”。
2.核心处理芯片
SCSI设备由SCSI控制器进行数据操作，是SCSI卡最重要的部分。这个
SCSI控制芯片就是SCSI卡的核心处理芯片。它相当于一块小型CPU，有自己的
命令集和缓存。
SCSI卡有独立的芯片负责SCSI数据处理，当CPU将指令传输给SCSI
后，随即去处理后续指令，其他的相关工作就交给SCSI控制芯片来处理，当SCSI
“处理器”处理完毕后，再发送控制信息给CPU，CPU再接着进行后续工作，因
此SCSI系统对CPU的占用率很低。另外，SCSI控制器和硬盘允许一个用户对其
进行数据传输的同时，另一位用户可对其进行数据查找，这就是SCS控制器和硬
盘并行处理能力的体现。这两方面的特点对于高端应用领域是非常必要的，因为
在如网络服务器等应用方面，如果硬盘不具有很强的并行处理能力，当许多用户
同时存取时，系统就会变得极其缓慢，而且很容易导致系统崩溃。
3.接口类型
SCSI连接器分为内置和外置两种，内置数据线的外型和IDE数据线一
样，只是针数和规格稍有差别，主要用于连接光驱和硬盘。40针IDE线有40根
导线，40针ATA66有80根导线，SCSI内置则分为50针、68针和80针。至于
SCSI外置数据线，就有以下几种规格，它们的密度均不相同。
AppleSCSI，共有25针，分为两排，8位，常用于Mac机和旧式Sun工作
站。
SunMicrosystem的DD-50SA，共有50针，分为三排。
SCSI-2，共有50针，分为两排，8位。
Centronics，共有50针，分为两排，8位，有点像并行口，它可以连接的
设备数目最多。
SCSI-3和WideSCSI-2，共有68针，分为两排，16位。旧式DEC单终结SCSI
使用68针高密接口。
SCA，共有80针，分为两排。
4.总线速度
SCSI经历了几代的发展，传输速度也越来越快。
功能
不同的SCSI卡支持的RAID功能不同。支持RADI0、RAID1、RAID3、RAID4、RAID5、
RAID10不等。
SCSI配件
1.产品类型
常见的SCSI配件有：转接卡、终结器、SCSI电缆、光纤线和接插件等
2.转接卡
转接卡的主要作用是对不同的SCSI接口进行转换。SCSI有不同的接口
类型常见的有50针、68针和80针，此外还会有公头和母头的区别。转接卡就
是起到将这些接口相互转换的作用，比如有的转换卡可以将公头转成母头，有的
可以将50针接口转为68针的接口，这样50针的低速SCSI设备就可以接在68
针的SCSI接口上使用。此外，SCSI规范发展到今天已经是第六代技术了，不同
的规范支持不同的最大传输速度，因此在选择转接卡时可能还需要考虑转接卡所
支持的总线速度。
3.终结器
终结器能告诉SCSI主控制器整条总线在何处终结，并发出一个反射信号给控制器，必
须在两个物理终端作一个终结信号才能使用SCSI总线。IDE接口是非常易于使用的，只要
设定主设备和从设备就可以使用，而SCSI的使用则比较麻烦，需要进行“终结”设置才能
使用。所谓“终结”就是在最后一个SCSI设备上设置一个跳线或安装一个终结器，通知SCSI
控制器SCSI总线到此处就结束了。
电缆
SCSI电缆就是连接两个或者多个SCSI接口的线缆，使不同SCSI设备之
间可以传输数据，就好像电视机和电视盒之间需要一根同轴线缆来连接一样。
SCSI电缆分内置和外置两种。内置电缆一般在计算机内部使用，多使用双绞编
织线（如下图），这样的连线可以有效减少线缆间信号干扰，但也有些要求比较
低的内置电缆使用平行排线（类似于IDE硬盘线）。
外置线缆一般在计算机外部使用，用于连接不同SCSI设备。由于是在外部使用，因此
外观比较好看一些，并且结实的程度要比较内置的高。
选择SCSI电缆最重要的就是选择SCSI接头是否合适，比如针脚数是否
合乎用户SCSI设备的需求，接口的形状，包括公母头是否合适等。此外还需要
考虑线缆的长度和支持的最大总线速度。
5.光纤线
光纤的完整名称叫做光导纤维，英文名是OPTICFIBER，也有叫OPTICAL
FIBER的，是用纯石英以特别的工艺拉成细丝，光纤的直径比头发丝还要细。光
纤的特点有：传输速度快，距离远，内容多，并且不受电磁干扰，不怕雷电击，
很难在外部窃听，不导电，在设备之间没有接地的麻烦等。
在高端的服务器/工作站硬盘中，还会采用光纤通道作为SCSI硬盘接口。
光纤通道是高性能的连接标准,用于服务器、海量存储子网络、外设间通过集线
器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯。对于需要有效地在服务器和
存储介质之间传输大量资料而言，光纤通道提供远程连接和高速带宽。它是适于
存储局域网、集群计算机和其它资料密集计算设施的理想技术。其接口传输速度
分为1GB和2GB等等。
6.接插件
简单的讲，接插件就是SCSI的接头，是用于将SCSI接口和电缆连接的
产品，一般是金属制作。选择接插件时主要就是选择合适的接口，比如针脚数、
形状、公母头是否合适等。
此外还有些SCSI配件，比如GBIC模块和SFP模块等。GBIC模块表示千兆比特接口
转换器，SFP模块表示小型可插拔光收发器，它们是一个可拆卸的收发模块，提供光纤通道
与千兆比特物理层之间的转换。它们让大型企业和服务供应商可以在他们的网络中提供可扩
展的、便于部署的千兆位以太网和光纤通道服务。由于这些SCSI配件比较少见和过于专业，
在这里就不做太多介绍。
配件
SCSI是“SmallComputerSystemInterface”(小型计算机系统接口)的英文缩写，它是专
门用于服务器和高档工作站的数据传输接口技术。使用SCSI接口的设备有很多，最常见的
是SISI硬盘，其他像光存储、扫描仪等也有很多使用SCSI接口的。为了让这些设备正常工
作，或者让其他设备能使用SCSI接口的配件叫做SCSI配件。常见的SCSI配件有：转接卡、
终结器、SCSI电缆、光纤线和接插件等，它们的作用可以参考产品类型。
※SCSI开盘解决方案：
SCSI硬盘之所以开盘成功率低，其磁头数量多而导致的结构复杂是主要原因。然而更为重要的
是，由于相关案例接触得较少，因此数据恢复工程师并没有摸索到一套行之有效的经验。为了解决这些
问题，东方数恢复中心购买了几百块SCSI硬盘，专门对其内部结构进行深入研究。通过我们的不懈努
力，如今已经能够解决更换磁头的决大部分问题，而且研发出不同于普通硬盘的数据导出方法。
数据恢复是技术型服务行业，因此不仅本身的服务流程非常重要，其技术环节也不容忽视。目前
国内数据恢复服务商都没有硬盘生产商的研发背景，因此这就更加需要从底层结构上进行深入分析。东
方数据恢复中心拥有独立的研发团队，专门研究高、精、尖一系列技术难题，只有真正将硬盘结构与原
理分析透彻并研发出相关软件与机械控制设备，才有可能将数据恢复成功率大幅度提高，这也是所有数
据恢复服务商的努力目标。