USBマスストレージデバイスクラス

USBマス ストレージ デバイス クラス( USB MSCまたはUMSとも呼ばれる) は、 USB Implementers Forumによって定義されたコンピューティング通信プロトコルのセット、具体的にはUSB デバイス クラスであり、 USBデバイスをホスト コンピューティング デバイスからアクセス可能にし、ホストと USB デバイス間でのファイル転送を可能にします。ホストにとって、USB デバイスは外付けハード ドライブとして機能し、プロトコル セットは多数のストレージ デバイスとインターフェイスします。

この規格を介してコンピューターに接続されるデバイスには、次のものがあります。

• 外付け磁気ハードドライブ
• CDおよびDVDリーダーおよびライター ドライブを含む外付け光学ドライブ
• USBフラッシュドライブ
• ソリッドステートドライブ
• 標準フラッシュメモリカードとUSB接続間のアダプタ
• デジタルカメラ
• ポータブルメディアプレーヤー
• カードリーダー
• PDA
• 携帯電話

この規格をサポートするデバイスは、MSC (Mass Storage Class) デバイスと呼ばれます。MSC は元々の略語ですが、UMS (Universal Mass Storage) も一般的に使用されるようになりました。

主流のオペレーティング システムのほとんどにはUSB 大容量ストレージ デバイスのサポートが含まれています。古いシステムでのサポートは通常、パッチを通じて利用できます。

Microsoft Windows は、Windows 2000 以降 MSC をサポートしています。Windows 95およびWindows NT 4.0より前の Windows では、Microsoft によって提供された USB のサポートはありません。オペレーティング システムの更新版であるWindows 95 OSR2.1 では、USB が限定的にサポートされていました。その間、Microsoft は汎用 USB 大容量記憶装置ドライバーを作成しておらず ( Windows 98用も含む)、USB 記憶装置の種類ごとにデバイス固有のドライバーが必要でした。Windows 98 および Windows 98SE では、サード パーティのフリーウェア ドライバーが使用できるようになり、Windows NT 4.0 用にもサード パーティのドライバーが用意されています。Windows 2000 では、標準 USB 大容量記憶装置が (汎用ドライバーを介して) サポートされており、Windows Meおよびそれ以降のすべての Windows バージョンでもサポートされています。

Windows Mobile は、 USB ホストを備えたデバイスでFATでフォーマットされたほとんどの USB 大容量記憶装置へのアクセスをサポートしています。ただし、ポータブル デバイスは通常、セルフパワーUSB ハブなしではハード ドライブディスク エンクロージャに十分な電力を供給できません(USB 仕様では、2.5 インチ (64 mm) ハード ドライブには通常、最大 2.5  Wが必要です)。Windows Mobile デバイスは、デバイス実装者がその機能を追加しない限り、ファイル システムを大容量記憶装置として表示できません。ただし、サード パーティ アプリケーションは、ほとんどの WM デバイスに MSC エミュレーションを追加します (市販の Softick CardExport および無料の WM5torage)。ファイル システムの問題により、通常はメモリ カードのみ (内部ストレージ メモリではない) をエクスポートできます。以下のデバイス アクセスを参照してください。

Windowsの自動実行機能はすべてのリムーバブルメディアで動作したため、USBストレージデバイスがコンピュータウイルスの侵入口になる可能性がありました。Windows 7以降、Microsoftは自動実行をCDおよびDVDドライブに限定し、以前のWindowsバージョンを更新しました。^[1]

MS-DOSもほとんどの互換性のあるオペレーティング システムも USB をサポートしていません。USB 大容量ストレージ デバイスをサポートするには、Duse、USBASPI、DOSUSB などのサードパーティの汎用ドライバーを利用できます。FreeDOSは、 USB 大容量ストレージをAdvanced SCSI Programming Interface (ASPI) インターフェイスとしてサポートします。

AppleのMac OS 9とmacOSはUSBマスストレージをサポートしており、Mac OS 8.6はオプションのドライバーを通じてUSBマスストレージをサポートしていました^[2]。

Linuxカーネルはバージョン2.3.47 ^[3]（2001年、カーネル2.2.18 ^[4]にバックポート）以降、USBマスストレージデバイスをサポートしています。このサポートには、癖やシリコン/ファームウェアのバグ回避策、およびデバイスとコントローラの追加機能（ ATA-USBブリッジのATAコマンドパススルー、SMARTまたは温度監視、ハードディスクドライブのスピンアップとスピンダウンの制御、およびその他のオプションなどのベンダー対応機能）が含まれます。Android 6以降^[5]を実行しているモバイルデバイスは、USB-CポートのデュアルロールUSBと古いポートのUSB-OTGを介してUSBマスストレージもサポートしています。

Solaris はバージョン 2.8 (1998) から、NetBSD はバージョン 1.5 (2000) から、FreeBSD はバージョン 4.0 (2000) から、OpenBSD はバージョン 2.7 (2000) からデバイスをサポートしています。Digital UNIX (後にTru64 UNIXとして知られる) は、バージョン 4.0E (1998) から USB および USB 大容量ストレージ デバイスをサポートしています。AIXはバージョン 5.3 T9 および 6.1 T3 から USB 大容量ストレージ デバイスをサポートしていますが、サポートが不十分で、パーティション分割や一般的なブロッキングなどの機能が欠けています。^[6]

Xbox 360とPlayStation 3 は、画像や音楽などのメディアのデータ転送にほとんどの大容量記憶装置をサポートしています。2010 年 4 月現在、Xbox 360 (a) は保存したゲームに大容量記憶装置を使用しており^[7]、PS3 では大容量記憶装置上のデバイス間の転送が可能でした。独立系開発者は、USB 大容量記憶装置にアクセスするためのTI-84 PlusおよびTI-84 Plus Silver Edition用のドライバーをリリースしています^[8] 。これらの計算機では、usb8xドライバーが msd8x ユーザー インターフェイス アプリケーションをサポートしています。

USB マスストレージ仕様は、多数の業界標準コマンド セットへのインターフェイスを提供し、デバイスがサブクラスを公開できるようにします。実際には、サブクラスを介してコマンド セットを指定するためのサポートはほとんどありません。ほとんどのドライバーは、SCSI 透過コマンド セットのみをサポートし、SCSI コマンド セットのサブセットを SCSI 周辺機器タイプ (PDT) で指定します。サブクラス コードは、次のコマンド セットを指定します。

1. ブロックコマンドの削減 (RBC)
2. SFF -8020i、MMC -2 (ATAPI スタイルの CD および DVD ドライブで使用)
3. QIC -157 (テープドライブ)
4. ユニフォームフロッピーインターフェース (UFI)
5. SFF-8070i (ARMD スタイルのデバイスで使用)
6. SCSI 透過コマンド セット (PDT を取得するには「照会」を使用します)

この仕様では、準拠デバイスに特定のファイル システムは必要ありません。指定されたコマンド セットとそのサブセットに基づいて、データのセクターを読み書きする手段が提供されます (ハードドライブへのアクセスに使用される低レベル インターフェイスに似ています)。オペレーティング システムは USB 大容量ストレージ デバイスをハード ドライブのように扱うことができ、ユーザーは任意の形式 (MBR や GPT など) でパーティション分割し、任意のファイル システムでフォーマットできます。

USB フラッシュドライブ、カメラ、デジタルオーディオプレーヤーなどの組み込みデバイスで最も一般的なファイルシステムは、比較的単純であるため、 Microsoft のFATまたはFAT32ファイルシステム (長いファイル名のオプションのサポート付き) です。ただし、USB 大容量ストレージデバイスは、Windows NT のNTFS 、 macOSのHFS Plus、Linuxのext2、Solarisまたは BSDのUnix ファイルシステムなど、他のファイルシステムでフォーマットされる場合があります。この選択により、異なるオペレーティングシステムを使用している機器によるデバイスの内容へのアクセスが制限される (または防止される) 場合があります。OS に依存するストレージオプションには、LVM、パーティションテーブル、ソフトウェア暗号化などがあります。

カメラ、MP3 プレーヤー、および外部ホストから独立してファイル システムにアクセスする必要がある同様のデバイスでは、製造元は FAT32 ファイル システムを推奨しています。このようなデバイスはすべて、ファイル システムの破損やその他の損傷を防ぐために、ホスト オペレーティング システムが使用できるようにする前にファイル システムを停止 (マウント解除) します (ただし、理論的には両方のデバイスで読み取り専用モードまたはクラスター ファイル システムを使用できます)。一部のデバイスには、書き込み保護スイッチ (またはオプション) があり、読み取り専用モードで使用できます。

フォーマット済みデバイスのベンダーは、2 つの主要なパーティション スキームを使用しています。1 つは、パーティション分割せずにファイル システム (通常は FAT32) をデバイスに直接配置し、追加のブート セクタ、ヘッダー、またはパーティションなしでセクター 0 から開始します。もう 1 つは、DOS パーティション テーブル (および MBR コード) を使用し、1 つのパーティションがデバイス全体に広がります。このパーティションは、多くの場合、セクタの 2 のべき乗 (1 MB または 2 MB など) に揃えられます。これは、パフォーマンスと耐久性のためにソリッド ステート ドライブで一般的です。USB 大容量ストレージ デバイスに似た組み込みストレージを備えた一部のデバイス (USB ポートを備えた MP3 プレーヤーなど) は、別のファイル システムで再フォーマットすると、ファイル システムが破損している (または欠落している) と報告されます。ただし、ほとんどのデフォルト パーティション デバイスは、追加のパーティションで再パーティション分割できます (最初のパーティションとファイル システムを削減することによって)。このようなデバイスは、最初のパーティションを独自の操作に使用します。ホスト システムに接続すると、すべてのパーティションが使用可能になります。

1 つの USB ポートに接続されたデバイスは、複数の USB デバイスとして機能する場合があり、そのうちの 1 つは USB 大容量記憶装置です。これにより、主に Microsoft Windows および Mac OS X オペレーティング システム用のドライバやドキュメントの配布とアクセスが簡単になります。デバイスを最大限に活用するには、通常、デバイスが標準の USB クラスに適合しないか、追加機能があるため、このようなドライバが必要です。組み込み USB 大容量記憶装置を使用すると、CD-ROM ディスク、フロッピー、またはベンダーの Web サイトへのインターネット アクセスなしで追加のドライバをインストールできます。これは、多くの最新システムが光学式ドライブやフロッピー ドライブなしで提供されるため重要です。デバイスがネットワーク アクセス (ワイヤレス、GSM、または Ethernet カード) を提供するため、インターネット アクセスが利用できない場合があります。組み込み USB 大容量記憶装置は通常、ベンダーによって永続的に読み取り専用にされ、偶発的な破損や他の目的への使用を防止します (ただし、ファームウェア アップグレードの実行時に独自のプロトコルで更新される場合があります)。この配布方法の利点は、コストが低く、インストールが簡単で、ドライバの移植性が保証されることです。

タグ付きコマンド キューイングやネイティブ コマンド キューイング(パフォーマンスが向上する可能性があります)、ATA セキュア消去(ドライブ上のすべてのデータを安全に消去できます)、SMART (ドライブの信頼性のインジケーターにアクセスします) などの高度なハード ディスク ドライブ コマンドは、SCSI、ATA、ATAPI などの低レベルのドライブ コマンド セットの拡張機能として存在します。これらの機能は、USB大容量ストレージ インターフェイスをサポートするディスク エンクロージャにドライブを配置した場合は機能しない可能性があります。一部の USB 大容量ストレージ インターフェイスは汎用的で、基本的な読み取り/書き込みコマンドを提供します。これは、ハード ドライブを含むデバイスとの基本的なデータ転送には適していますが、高度なデバイス固有のコマンドをそのような USB 大容量ストレージ デバイスに送信する簡単な方法はありません (ただし、デバイスは標準の USB 制御インターフェイスを介して独自の通信プロトコルを作成できます)。USB 3.0 で導入されたUSB 接続 SCSI (UAS) プロトコルは、コマンド キューイング、コマンド パイプを必要とするハードウェア用のコマンド、電源管理など、これらの問題のいくつかを修正します。

特定の USB 2.0 チップセットには、SCSI パススルーを実現するための独自の方法があり、これを使用して、smartctl ( -dオプションの後に "chipset" を使用) などのツールを使用してドライブから SMART データを読み取ることができました。^[9]最近の USB ストレージ チップセットは、ATA (および SATA) デバイスと対話するための汎用プロトコルとして、SCSI / ATA 変換(SAT) をサポートしています。[ ^10]ドライブが USB ブリッジ経由で接続されているときに難解な ATA または SCSI パススルー コマンド (セキュア消去やパスワード保護など) を使用すると、特にhdparmユーティリティを使用すると、ドライブが故障する可能性があります。^[11]

• ディスク暗号化ソフトウェア
• メディア転送プロトコル
• 画像転送プロトコル
• SCSI / ATA 変換

USB Implementers Forum の Web サイトから:

• マスストレージクラス仕様の概要 1.4
• マスストレージブート可能性仕様 1.0
• 「マスストレージ バルクオンリー 1.0」

• FreeBSD の USB マスストレージデバイスのソースコード
• USB デバイスを接続すると実際に何が起こるのか? – Linux カーネルの内部