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SCSIの概要
機能と特長
SCSIの今後の展望
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SCSIの概要

SCSI(Small Computer System Interface)は、デバイスに依存しないプロトコルを持つ高性能・高速の周辺I/Oバスです。SCSIでは、複数の異なる周辺機器やホストを同じバス上で相互に接続することができます。SCSIは高性能のディスク・サブシステムをUNIXベースおよびWindowsベースのサーバやワークステーションに接続するための主要なインタフェースです。現在、パラレルSCSI規格の最新リビジョンはUltra320です。Ultra320はNAS(Network Attached Storage)やSAN(Storage Area Network)など、ハイエンドのストレージ・アプリケーションで利用されています。

SCSIは1980年代に初めて登場して以来、データ転送の高速化、ケーブル長の延長、信頼性の向上を目指して、何段階かの改善を経過してきました。SCSIプロトコルは、8ビットのシングルエンド・インタフェース(データ転送速度は5 MB/sec)から16ビットのディファレンシャル・インタフェース(データ転送速度は160 MB/sec)に発展しました。競合インタフェースに対してパフォーマンス上の優位性を維持するために、Ultra320 SCSIではデータ転送をさらに高速化するとともに、オーバーヘッドの処理にかかる時間を短縮するための新機能を組み込んでいます。各種インタフェースの比較については、表1を参照してください。

機能と特長

パラレルSCSIの発展過程:

Ultra160仕様では、デュアルエッジ・クロッキング、ドメインの検証、CRCの改善など、複数の新機能がSCSI規格に追加されました。Ultra320仕様ではデータ転送速度を2倍(320MB/sec)にするとともに、このような高速のデータ転送時に発生する信頼性の問題に対処するための改善を加えています。

2倍の転送速度:

Ultra320のバースト速度は320 MB/secであり、SCSIバス全体で高速のデータ転送がサポートされるため、ディスク・ドライブの飽和点が上昇します。その結果、特に、大きいブロックを読み取るアプリケーションや単一のバス上で数多くのデバイスを使用するアプリケーションなどでは、パフォーマンスが向上します。

CRCの改善:

1世代前のSCSIでは誤り検出方式として単純なパリティ・チェックが採用されていましたが、Ultra160ではパリティ・チェックよりずっと検出効率の高い巡回冗長検査(CRC:Cyclic Redundancy Check)が導入されました。Ultra320規格では、既存のLVDケーブルを使用して2倍のデータ転送速度を実現しています。企業のストレージ処理では高い信頼性が要求されるため、より強力なCRCが必要とされます。そのため、Ultra320規格ではデータ・フェーズのほかにコマンド・フェーズとステータス・フェーズにCRCを追加することによって、Ultra160規格の誤り検出方式を強化しています。

Ultra160ではデータ・フェーズのみにCRCを適用します。

Ultra320では、コマンド、データ、ステータスのすべてのフェーズにCRCを適用します。

パケッタイズドSCSI:

パケッタイズド(Packetized)SCSIを採用したUltra320では、低速の非同期フェーズの代わりにDT(Dual Transition)データ・フェーズを使用してコマンド、データ、ステータスを転送することによって、コマンドのオーバーヘッドを軽減します。これによってバスの使用効率が最大化され、コマンド・オーバーヘッドが最小限に抑えられるため、パフォーマンスが向上します。

Ultra160では1つのデータ・ブロックを転送した後で、毎回、確認応答(Acknowledge)が必要です。

Ultra320では完全なデータ・パッケージ(複数のデータ・ブロック)を転送した後で、1回だけ確認応答を送信すれば済みます。

また、Ultra320のパケッタイズド・プロトコルでは1回の接続で複数のコマンドを転送できます。Ultra160 SCSIでは、同期(データ)フェーズにおいてデータが160 MB/secで転送されますが、コマンド・フェーズとステータス・フェーズでは依然として従来のFAST-SCSI速度での転送が行われます。また、1回の接続ごとに1つのコマンドしか転送できません。

Ultra160ではデータ・フェーズのみで160MB/secの転送が行われます。

Ultra320ではバスのすべてのフェーズで320MB/secの転送が行われます。

データ・ストリーミングによる読み取りと書き込み:

Ultra320では、1回の接続で複数のデータ・パケットを転送すること(データ・ストリーミング)によって、データ転送のオーバーヘッドをさらに軽減しています。Ultra160で採用されている非ストリーミング方式の転送では、個々のデータ・パケットごとに1つのデータLQパケットが使用されます。Ultra320のデータ・ストリーミング転送では、1つのLUN Q-TAG(LQ)パケットを送信した後で、複数のデータ・パケットを送信できます。データ・ストリーミング方式では、個々のLQパケットとデータ・パケットの間に(DTデータ入力からDTデータ出力までの)バス・ターンアラウンド遅延が発生しないため、書き込み時のパフォーマンスが向上します。

フロー制御:

Ultra320の新しいフロー制御シグナリング機構では、書き込み時にデータを事前取得する一方、読み取り時にはFIFO方式でデータをフラッシュできるため、パフォーマンスが向上します。データの受信側は、データ・ストリームの最後のパケットが着信するタイミングを送信側に通知します。そのため、データの送信側は、従来の方式よりも早くデータのFIFOフラッシュを開始できます。

トレーニング・パターン:

Ultra320のトレーニング・パターンでは、SCSIバスの不均衡(信号歪み)をホスト間で調整・折衝することによって、信頼性とパフォーマンスを向上させる補正処理を適用できます。信号歪みを発生させる要因は、信号インピーダンスや回線長の相違です。トレーニング・パターンによる折衝時には、すべての回線に対してデータ・ストリームが同時に送信されます。受信側は回線上の信号の遅延を測定し、測定結果に応じて信号を補正することによって「回線長」を均衡させます。

下位互換性:

SCSIには約20年の歴史がありますが、新世代のSCSI仕様では以前の世代のSCSI仕様との下位互換性が保証されます。そのため、SCSIは企業向けのストレージ・アプリケーションにおいて業界標準としての地位を確立しました。IT部門は従来のハードウェアを維持したまま次世代のSCSIシステムに移行できるため、既存のSCSIテクノロジへの投資を無駄にしなくて済みます。

SCSIの今後の展望

Serial Attached SCSI(SAS)は企業向けストレージ・アプリケーションをサポートする最新世代のSCSIインタフェースであり、パラレルSCSIの現在の機能を大幅に拡張するものと期待されています。Serial Attached SCSI(SAS)ではSCSIの20年間の歴史を通じて企業環境に浸透した実証済みのミドルウェアやソフトウェアを利用するとともに、形状係数の小さい強力な接続スキームを採用しています。そのため、既存のパラレルSCSIよりも広範囲の機能と高いパフォーマンスが実現されます。各種インタフェースの比較については、表1を参照してください。

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