ОБЗОРЫ

По сведениям IDC, объем информации, хранимой на одном новом накопителе на жестком диске, ежегодно удваивается, в то время как его стоимость уменьшается почти наполовину. Каждый год проданные жесткие диски добавляют емкость для хранения данных приблизительно в 1,75 млн. терабайт, причем, по прогнозам IDC, к 2004 г. эта цифра достигнет 26,3 млн. терабайт. Такой рост хранилищ информации накладывает определенные требования на ее передачу. Когда перед менеджером информационной службы встает задача по созданию новой или расширению имеющейся системы обработки данных, одним из важнейших вопросов для него является выбор технологии их передачи. При этом выбирать приходится не только сетевую технологию, но и протокол соединения различных периферийных устройств.

Интерфейс SCSI

По данным IDC, более 90% high-end-накопителей в корпоративном секторе используют интерфейс SCSI (Small Computer System Interface). А вот аналитики из Gartner Group Dataquest полагают, что количество контроллеров SCSI RAID с 1999 по 2003 г. удвоится. Данный интерфейс был разработан еще в конце 70-х годов и первоначально предложен организацией Shugart Associates под названием SASI (Shugart Associates System Interface). После его стандартизации в американском национальном институте стандартов ANSI (American National Standard Institute) в 1986 г., уже под именем SCSI, он стал одним из важнейших промышленных стандартов для подключения периферийных устройств - винчестеров, стримеров, сменных жестких и оптических дисков и т. п.

Стандарт SCSI определяет два способа передачи сигналов - синфазный и дифференциальный. В первом случае сигналы на восьми информационных линиях имели ТТЛ-уровни (транзисторно-транзисторной логики), причем длина кабеля в этом случае ограничивалась шестью метрами. Версия шины SCSI с дифференциальной передачей сигнала давала возможность увеличения ее длины до 25 м. Магистраль SCSI обеспечивала подключение до семи устройств. Скорость передачи информации по шине не превышала 5 Мб/с.

Дальнейшим развитием спецификации SCSI стал стандарт SCSI-2. В нее были включены дополнительные команды, поддерживающие такие устройства, как приводы CD-ROM, сканеры, коммуникационные устройства, оптические накопители. Для повышения производительности в спецификацию SCSI-2 был введен так называемый “широкий” (Wide) вариант шины данных, предусматривающий наличие дополнительных 24 информационных линий. Данные стало возможно передавать не только байтами, но и 16- и 32-разрядными словами. Для повышения пропускной способности магистрали SCSI было предложено увеличить тактовую частоту обмена примерно в два раза за счет сокращения критических временны/х параметров шины, применения новейших микросхем, высококачественных кабелей и активного согласования линий. Реализуемый таким образом скоростной вариант Fast SCSI-2 повысил производительность магистрали до 10 Мб/с. Совместное использование Fast и Wide (32 разряда) SCSI-2 теоретически позволяло достичь быстродействия в 40 Мб/с.

Двухканальный адаптер Adaptec SCSI Ultra160 Card 39160

Параллельно с внедрением SCSI-2 комитет Т10 ANSI (www.t10.org) предложил целый набор стандартов - SCSI Architecture Model (SAM), получивших название SCSI-3. Здесь были регламентированы не только первичные и расширенные наборы команд для различной аппаратуры, но и ряд протоколов, предусматривающих как параллельную, так и последовательную передачу данных. Кроме того, появилась возможность увеличения количества устройств, подключаемых к магистрали.

Благодаря использованию ряда схемотехнических приемов, в частности низкоуровневых дифференциальных сигналов, вариант интерфейса Ultra SCSI для 8-разрядной передачи обеспечивает скорость 20 Мб/с, а для 16-разрядной - 40 Мб/с. Для интерфейса Ultra2 SCSI частота синхронизации шины данных составляет 40 МГц, что позволяет обмениваться 16-разрядными словами со скоростью 80 Мб/с. Отметим, что речь идет только о параллельных интерфейсах SCSI, которые в терминах Т10 определяются как SPI (SCSI Parallel Interface).

Большую роль в продвижении и развитии стандартов SCSI сегодня играет ассоциация STA (SCSI Trade Association, www.scsita.org), которая была сформирована в 1995 г. Именно она осенью 1998-го ратифицировала спецификацию Ultra3 SCSI, обещавшую увеличение эффективности, надежности и управляемости для новой версии интерфейса. Суть нововведений состояла в удвоении скорости передачи с 80 до 160 Мб/с, улучшении управляемости, автоматической проверке степени эффективности интерфейса и повышении надежности за счет использования циклического кода для обнаружения и исправления ошибок (CRC). В спецификации допускается применение кабелей до 12 м и обеспечивается полная совместимость сверху вниз.

Для увеличения скорости передачи данных до 160 Мб/с в интерфейсе Ultra 3 SCSI используются оба фронта сигнала (передний и задний) “запрос - подтверждение” с синхронизацией данных. Скорость передачи может быть увеличена вдвое соответствующим повышением частоты на линиях передачи данных. Например, сигнал “запрос - подтверждение” в интерфейсе Ultra2 SCSI выполняется на частоте 80 МГц, в то время как данные передаются только с частотой 40 МГц, или 80 Мб/с на 16-разрядной шине. При использовании обоих фронтов одного и того же сигнала скорость передачи данных может быть увеличена до 80 МГц, или до 160 Мб/с на шине той же разрядности.

Кодирование CRC повышает уровень надежности при передаче данных, гарантируя их полную целостность. В частности, благодаря этому коду обнаруживаются одиночные и двойные ошибки в разрядах, нечетное количество ошибок при передаче и ошибки в пакетах длиной до 32 разрядов.

Технология Domain Validation состоит в проверке подсистемы хранения данных, включая соединительные кабели, объединительные платы, терминаторы и т. д. Она гарантирует, что все параметры системы находятся в требуемых границах. Если возникает опасность потери данных, обмен переходит на более низкие скорости (т. е. автоматически снижается частота). Напомним, что подобный метод широко используется в модемах и факсимильных аппаратах. Кроме того, данная технология должна увеличить производительность системы за счет уменьшения количества повторных запросов.

Две последних нововведения - пакетизация (Packetization) и технология QAS (Quick Arbitrate and Select) - являются обязательными для устройств соответствующих Ultra3 SCSI, но опциональными для устройств, выполненных по спецификации Ultra160 SCSI. Пакетизация, в частности, предполагает обмен командами, сообщениями, информацией о статусе и данными между SCSI-устройствами (периферийными и накопителями) на самой большой возможной скорости. Технология QAS позволяет уменьшить время подсоединения устройства к шине SCSI и отключения от нее.

Поскольку Ultra2 и Ultra3 SCSI реализованы на одинаковом электрическом интерфейсе - LVD (Low Voltage Differential), оба протокола полностью совместимы друг с другом. Отметим, что низкоуровневая дифференциальная шина SCSI является базовой электрической платформой для современных протоколов этого интерфейса. При использовании платформы LVD протоколы Ultra2 и Ultra3 достигают более широкой полосы пропускания, невозможной для предыдущих спецификаций, основанных на обычном дифференциальном или синфазном методе передачи сигнала. Устройства Ultra2 и Ultra3 могут совместно работать на одной и той же SCSI-шине в сервере или дисковом массиве. Однако следует иметь в виду, что при их размещении на одной шине устройства Ultra3 обеспечивать скорость передачи данных до 160 Мб/с, а Ultra2 - до 80 Мб/с. Если же шина SCSI может поддерживать только протокол Ultra2, то все LVD-устройства (включая Ultra3), расположенные на шине, будут гарантировать скорость передачи не более 80 Мб/с.

На сегодняшний день обычно выделяют шесть поколений технологии SCSI, на подходе - еще несколько. Выпуск устройств, соответствующих стандарту Ultra4 (Ultra320) SCSI и обеспечивающих пиковую скорость передачи данных 320 Мб/с, ожидается уже в следующем году. К 2003-му появятся устройства Ultra5 (Ultra640) SCSI с пиковой скоростью 640 Мб/с. Все они будут совместимы с предыдущими поколениями SCSI. В планах ассоциации STA - включение в стандарт требований к соединителям сверхвысокой плотности VHDCI (Very High Density Cable Interconnect), мостам логических номеров устройств LUN (Logical Unit Number) и коммутаторам SCSI. Благодаря этому общее количество устройств возрастет до 960, а длина кабеля увеличится до 75 м. Кроме того, многоточечная (multidrop) конфигурация, при которой несколько SCSI-устройств разделяют общий канал передачи (хотя в каждый момент времени передачу может вести только одно из них), обеспечит поддержку различных скоростей на одной и той же шине. Напомним, что одноточечное соединение уже сегодня гарантирует передачу данных на расстояние до 25 м, а многоточечное - до 12 м.

SCSI-технология продолжает развиваться, успешно реагируя на увеличивающиеся потребности в пропускной способности канала ввода-вывода. Интерфейс SCSI легок в подключении, имеет обширную базу установленных систем и многолетний стаж эксплуатации, при этом новые его версии обеспечивают полную совместимость устройств сверху вниз. По отзывам многих экспертов, в области подключения устройств на небольших расстояниях (for inside the box connectivity) этот интерфейс пока не имеет альтернатив.

(Окончание следует)

Версия для печати