存储基础 -- SCSI命令格式与使用场景

SCSI命令格式与使用场景

1. SCSI命令描述符块（CDB）

1.1 CDB基本概念

SCSI命令通过**命令描述符块（CDB, Command Descriptor Block）**表示。

• CDB长度：SCSI命令根据使用场景有不同长度的CDB，常见的有6字节、10字节、12字节、16字节。
  • 示例：READ(6)、READ(10)、READ(12)、READ(16)命令表示的CDB长度不同。
• 操作码（Opcode）：CDB的第一个字节是“操作码”，标识具体命令类型。例如：
  • 0x00表示TEST UNIT READY命令。
  • 0x12表示INQUIRY命令。
• 参数字段：后续字段根据命令的功能定义不同的参数，例如逻辑块地址（LBA）、传输长度、标志位等。

1.2 CDB结构示例

READ(10)命令的CDB结构

Byte | 位    | 名称                   | 含义
-----+------+-----------------------+--------------------------------------0  |  7-0 | Operation Code (0x28) | 标识READ(10)命令1  |  7   | RelAdr                | 是否相对地址模式|  6-5 | Reserved              | 保留字段|  4   | FUA                   | 强制直接读写介质|  3   | DPO                   | 禁用缓存换出|  2-0 | LUN                   | 逻辑单元号（Logical Unit Number）2-5 |      | Logical Block Address | 要读取的起始LBA6  |      | Reserved              | 保留字段7-8 |      | Transfer Length       | 要读取的逻辑块数量9  |      | Control               | 控制位

示例说明

• Opcode标识命令类型。
• Logical Block Address指定操作的逻辑块地址。
• Transfer Length决定传输的逻辑块数量。

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2. SCSI命令使用场景

以下列举了常见的SCSI命令及其使用场景。

2.1 TEST UNIT READY

• 命令含义：检查目标设备是否已准备好接收命令。
• 场景与用途：
  • 系统启动时用于检查设备是否就绪。
  • 在读写操作前确认设备状态（例如光驱是否加载了介质）。

2.2 INQUIRY

• 命令含义：获取SCSI设备的基本信息，包括供应商ID、产品ID、固件版本等。
• 场景与用途：
  • 系统识别设备型号和特性。
  • 存储管理中用于识别RAID卡或SAN环境中的设备信息。

2.3 REQUEST SENSE

• 命令含义：获取设备错误信息或状态变化。
• 场景与用途：
  • 当命令返回错误时，用于诊断原因。
  • 存储故障排查和设备状态监控。

2.4 START STOP UNIT

• 命令含义：控制设备马达启动或停止，或装载/卸载介质。
• 场景与用途：
  • 硬盘节能管理（停止磁盘旋转）。
  • 光驱或磁带机装载/卸载介质。

2.5 READ CAPACITY

• 命令含义：获取设备的容量信息，包括逻辑块大小和最大逻辑块地址。
• 场景与用途：
  • 确定磁盘容量，用于分区和文件系统配置。
  • 对大容量设备（>2TB）使用READ CAPACITY(16)。

2.6 READ / WRITE

• 命令含义：对逻辑块进行读写操作。
• 场景与用途：
  • 所有存储I/O操作的核心。
  • 在现代存储环境中，READ(16)和WRITE(16)支持超大地址范围。

2.7 MODE SENSE / MODE SELECT

• 命令含义：
  • MODE SENSE：读取设备模式参数。
  • MODE SELECT：修改设备模式参数。
• 场景与用途：
  • 查询或配置硬盘缓存策略。
  • 磁带数据压缩或光驱特性调整。

2.8 SYNCHRONIZE CACHE

• 命令含义：将设备缓存中的数据写回物理介质。
• 场景与用途：
  • 系统关机或文件系统卸载时保证数据一致性。
  • RAID控制器或存储阵列切换前的缓存同步。

2.9 FORMAT UNIT

• 命令含义：低级格式化设备，重新初始化物理扇区布局。
• 场景与用途：
  • 磁带或硬盘的出厂初始化。
  • 修复介质异常。

2.10 VERIFY

• 命令含义：校验指定逻辑块范围的数据。
• 场景与用途：
  • 确保写入数据正确性。
  • RAID一致性校验。

2.11 PREVENT / ALLOW MEDIUM REMOVAL

• 命令含义：控制是否允许手动移除介质。
• 场景与用途：
  • 写入或读取光盘/磁带时防止介质被意外弹出。

2.12 LOG SENSE / LOG SELECT

• 命令含义：
  • LOG SENSE：读取设备日志信息（如温度、错误统计等）。
  • LOG SELECT：修改日志参数或清空日志。
• 场景与用途：
  • 获取设备状态和运行记录。
  • 监控设备性能和健康状况。

2.13 REASSIGN BLOCKS / WRITE SAME

• 命令含义：
  • REASSIGN BLOCKS：将坏块重新映射到备用扇区。
  • WRITE SAME：批量写入固定数据。
• 场景与用途：
  • 修复磁盘坏块。
  • 快速初始化或清零逻辑块。

2.14 READ DEFECT DATA

• 命令含义：读取存储介质上的缺陷信息。
• 场景与用途：
  • 查看硬盘或磁带的缺陷分布。
  • 判断设备健康状态。

2.15 SEND DIAGNOSTIC / RECEIVE DIAGNOSTIC RESULTS

• 命令含义：执行设备自检或获取诊断结果。
• 场景与用途：
  • 存储设备的在线自检。
  • 高端存储的维护和健康检查。

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3. 总结

SCSI命令通过CDB表示，并通过不同的传输协议（如SAS、Fibre Channel、iSCSI等）进行传输。常见的命令包括设备就绪检测（TEST UNIT READY）、信息获取（INQUIRY）、读写操作（READ/WRITE）、容量查询（READ CAPACITY）、错误诊断（REQUEST SENSE）等。

在实际应用中，这些命令由操作系统或驱动封装，用户通过文件系统或存储管理工具间接使用。深入了解CDB格式和命令用途，对于驱动开发或存储调优具有重要意义。