任何一種接口或者協議，都是由一個完整的協議棧組成的。UFS也不例外。

UFS定義了一個完整的協議棧。從上到下，依次為應用層、傳輸層、數據鏈路層和物理層。UFS使用MIPI（Mobile Industry Processor Interface ，移動產業處理器接口）聯盟的UniPro作為數據鏈路層和MIPI的M-PHY作為物理層，兩者合起來稱之為互連層（UFS InterConnect Layer）。與之相比，PCIe接口只定義了下三層（如下圖），沒有應用層。只有加上上層NVMe，才構成一個完整的SSD通訊協議。

目前UFS沒有定義自己的命令（沒有UFS Native Command Set），使用的命令是簡化的SCSI命令（基于SBC和SPC），由INCITS T10組織定義的。關于SCSI相關協議，大家可以參看相應的spec。

四層中，只有傳輸層是JEDEC自己定義的。所以，UFS四層中有三層是別人的，命令層是T10的，數據鏈路層和物理層是MIPI的，傳輸層是JEDEC自己的。JEDEC移花接木的水平真是高。不由的想到一個廣告：“我們不生產水，我們只是大自然的搬運工！”

UFS至今已經有五個版本，每層的版本也不盡相同。

我們依次來看看這幾層。

UFS應用層

應用層包括UFS命令集、設備管理器（Device Manager）和任務管理器（Task Manager）。應用層處于整個協議棧的最高層，所有的命令或者請求都來源于該層。它是最高統帥，所有的戰術和策略都是它制定的，然后真正去沖鋒陷陣的是將軍和士兵（應用層下面的傳輸層和內聯層）。

命令集

如前所述，目前UFS沒有定義自己的命令，使用簡化的SCSI命令。

其中包括一些SPC（SCSI Primary Commands）命令：

和一些SBC（SCSI Block Commands）命令：

UFS除了定義基本的讀寫命令，也有trim命令（UNMAP），還有其它一些命令。我們不打算深入其中。

設備管理器

顧名思義，設備管理器用以管理UFS設備。

設備管理器有兩個功能：一是處理設備級操作，二是管理設備級配置。

前者包括管理設備功耗、設置數據傳輸相關參數、使能/禁止設備后臺操作（Background Operation）以及其它設備相關操作。

后者通過維護和存儲一系列的描述符（Descriptor，后面有章節介紹），通過諸如Query請求修改或獲取設備的配置信息。

從UFS層次架構圖來看，設備管理器既可以通過下層的傳輸層為其服務（通過UDM_SAP）：

設備管理器也可以繞過傳輸層（通過UIO_SAP），直接管理與控制互聯層：

設備管理器可以通過互聯層提供的接口（UIO_SAP），使用一系列的原語（Primitive）直接控制操作互聯層（UIC）。這些原語包括重啟設備、重啟互聯層、讓物理層進入和退出休眠模式（Hibernate）等原語。

總之，設備管理器既可以走常規渠道（通過傳輸層，以數據包UPIU的形式），也可以走快速通道（發送UIC能理解的命令，原語的形式）管理和操作設備。

任務管理器

任務管理器用以管理命令隊列中的命令。比如任務管理器可以發Abort命令，終止之前發下去的命令。它也可以清空命令隊列中的所有命令。具體如下：

當某個命令超時時，系統可能發Abort命令把這個命令終止掉。

UFS傳輸層

傳輸層為它上面的應用層服務。當傳輸層收到應用層命令或者請求后，它會產生UPIU(UFS Protocol Information Unit)，把命令塊或者請求封裝成固定格式的數據結構，然后交由下層傳到接收端的傳輸層。和命令相關的數據、狀態，也有相應的UPIU數據包。UPIU是主機和設備進行信息交換的基本數據單元。

UPIU，和SATA中的FIS，PCIe中的TLP，是同一層次的東西，上層命令或者數據都是通過此類數據包封裝起來，然后傳輸到接收端。

如果說應用層是統帥的話，傳輸層可以認為是將軍了。

下一章節為專門介紹UPIU，這里就不細講。

UFS互聯層

UFS互聯層包括MIPI UniPro和M-PHY，分別充當UFS數據鏈路層和物理層的角色。數據鏈路層負責主機和設備的鏈接，物理層傳輸實實在在的物理信號。

UniPro其實不僅僅只定義了數據鏈路層，它本是也是一個比較完整的協議棧，如下圖所示：

傳輸層（L4）支持多設備之間的雙向連接，但UFS只支持CPort0；網絡層（L3）支持通過設備ID尋址多達128個設備，但由于UFS是點到點傳輸，所以無需網絡層；數據鏈路層（L2）支持流控、CRC生成和校驗、重傳機制等，UFS利用了UniPro的數據鏈路層為主機和設備之間通訊提供可靠的連接。

物理層（M-PHY）使用8/10編碼、差分信號串行數據傳輸。數據傳輸分高低速模式，每種模式下又有幾種不同的速度檔。

關于MIPI UniPro和M-PHY，讀者可以看相關的spec，這里不細講。

本章對UFS協議棧做了簡單介紹，下一章將會對傳輸層發起的UPIU進行詳細的介紹。