淺談存儲協議及接口

在存儲系統中，我們通常稱上層協議爲“指令”，一般執行動作是“讀出從某某開始的多少長度的扇區”，指令包含三大關鍵信息：

1. 操作碼，Operation Code，或者成爲OP：比如Write，Read，Control（Inquery，Standby等等）。

2. 起始地址：從哪開始讀。如果是文件的話，精確到字節。如果是硬盤的話，精確到LBA（扇區）。

3. 長度：從起始地址往後多長的一段字節或者扇區。

那麼，指令如果傳遞給對端的設備？你可以自己將上述指令的二進制碼再編碼一下，用手電筒的量滅傳遞給對方，傳對方收到之後閃一下手電筒表示已經收到。此時，手電筒編碼、收到後怎麼表示收到，這也是一種協議，屬於傳輸層協議。而手電筒就是物理層的接口，最終通過物理層，也就是光在真空中傳播來將信息發送到對方。

同理，SCSI指令/協議和NVMe指令/協議，是存儲系統面向機械盤和固態介質分別開發的兩種上層協議。它們可以被over到傳輸層協議+網絡層/鏈路層/物理層接口上傳輸到對方，比如scsi over FC，scsi over SAS、[（scsi over tcp）over ip] over ethernet, scsi over RDMA over IB, scsi over tcp over ip over ib。

底層接口，同樣是手電筒，有人用燈絲燈泡的，有人用led的，有人用袖珍的，有人用手提的，有人用頭戴的。這就是接口不同，但是它們傳遞的信息編碼、物理層，都是一樣的。比如，PCIE可以用標準插槽，也可以用自定義的插槽，但是裏面的信號針腳數量都是一樣的。

同理，存儲系統中的硬件物理接口，包括：

1. SCSI接口、FC接口、SAS接口：這三個都是承載SCSI上層協議的。有人可能蒙掉了，SCSI不是上層協議的名字麼，爲何底層物理接口也叫SCSI？因爲SCSI這個標準最早的時候把上層協議一直到底層傳輸協議、物理層、網絡層全給定義了。自己去搜一下SCSI接口長什麼樣。

2. SATA接口：僅用於承載ATA協議。其前身IDE接口，也承載ATA協議。

3. PCIE標準接口：承載PCIE傳輸協議，NVMe over PCIE。也有SCSI over PCIE但是沒有普及。

4. M.2接口：可承載PCIE協議

5. U.2接口：其中包含SAS、SATA和PCIE x4三套接口，充分利用空間，將三套金手指信號做到接口上，各幹各的。意味着可以插入一塊SAS或SATA或PCIE盤。U.2實質上是一種combo組合接口。

6. m.2：接口廣泛用於平板電腦裏的固態存儲介質。其底層可承載PCIE傳輸協議，然後可以SCSI over PCIE，NVMe over PCIE。其也可以直接跑SATA信號，相當於新型的SATA接口。

7. emmc接口：沒有連接器，直接從flash顆粒管腳以貼片的方式與emmc控制器的管腳相連。承載onfi/toogle協議。屬於並行總線。

8. ufs接口：沒有連接器，直接從flash顆粒管腳以貼片的方式與ufs控制器的管腳相連。屬於串行總線。