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インプリメンターズフォーラムによって定義された、USBデバイスクラスという一連のコンピューティング通信プロトコルです。これにより、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デバイス間のファイル転送を実現します。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ます。このプロトコルは、多数のストレージデバイスとのインターフェースを設定します。

この規格を介してコンピュータに接続されるデバイスには、以下のものが含まれます。

• 外付け磁気ハードドライブ
• CDおよびDVDリーダー/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）デバイスとして知られています。MSCは元々の略称ですが、UMS（Universal Mass Storage）も一般的に使われるようになりました。

ほとんどの主要なオペレーティングシステムはUSBマスストレージデバイスをサポートしています。古いシステムでのサポートは通常、パッチを通じて提供されます。

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ースを提供し、デバイスがその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サポートはほとんどありません。ほとんどのドライバはSCSI透過コマンドセットのみをサポートし、SCSI周辺機器タイプ（PDT）でSCSIコマンドセットのサブセットを指定します。サブクラスコードは、以下のコマンドセットを指定します。

1. 縮小ブロックコマンド（RBC）
2. SFF -8020i、MMC -2（ATAPIスタイルのCD/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「inquiry」コマンドを使用してください）

この仕様では、準拠デバイスに特定のファイルシステムを義務付けていません。指定されたコマンドセットおよび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を提供します（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と同様）。オペレーティングシステムは、USBマス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、ユーザーは任意のフォーマット（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。

比較的シンプルなため、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に使用されているファイルシステムは、MicrosoftのFATまたはFAT32ファイルシステム（長いファイル名のサポートはオプション）です。ただし、USBマス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することも可能です。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する機器によるデバイスの内容へのアクセスが制限（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、その他外部ホストとは独立してファイルシステムにアクセスする必要がある機器では、メーカーはFAT32ファイルシステムを推奨しています。これらの機器はすべて、ファイルシステムの破損やその他の損傷を防ぐため、ホストオペレーティングシステムにファイルシステムを開放する前に、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、どちらの機器も読み取り専用モードまたはクラスタファイルシステムを使用することも可能です）。一部の機器には、読み取り専用モードで使用できる書き込み保護スイッチ（またはオプション）が備わっています。

プリフォーマット済みデバイスのベンダーは、主に2つのパーティション方式を採用しています。1つは、ファイルシステム（通常はFAT32）をパーティション分割せずにデバイスに直接配置し、ブートセクタ、ヘッダー、パーティションを追加せずにセクタ0から開始させる方式です。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及ぶ方式です。このパーティションは、パフォーマンスと耐久性を高めるために、ソリッドステートドライブ でよく見られるように、セクタの2乗（1MBまたは2MBなど）にアラインされることがよくあります。USBマス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デバイス（USBポートを備えたMP3プレーヤーなど）は、異なる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（または見つからない）と報告します。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を使用して再パーティション化（最初のパーティションとファイルシステムを縮小）できます。このようなデバイスは、最初のパーティションを自身の操作に使用し、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。

単一のUSBポートで接続されたデバイスは、複数のUSBデバイスとして機能し、そのうちの1つはUSBマスストレージデバイスとして機能します。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向けのドライバとドキュメントの配布とアクセスが簡素化されます。このようなドライバは、デバイスが標準のUSBクラスに適合しないか、追加機能を備えているため、デバイスを最大限に活用するために必要です。組み込みのUSBマスストレージデバイスを使用すると、CD-ROMディスク、フロッピーディスク、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には光学ドライブやフロッピーディスクドライブが搭載されていないため重要です。デバイスがネットワークアクセス（無線、GSM、またはイーサネットカード）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。組み込みのUSBマスストレージは通常、ベンダーによって永久的に読み取り専用に設定され、偶発的な破損や他の目的での使用を防ぎます（ただし、ファームウェアのアップグレードを実行する際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、コストの削減、インストールの簡素化、およびドライバの移植性の確保です。

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（パフォーマンスを向上させる可能性がある）、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る）、SMART（ドライブの信頼性の指標にアクセスする）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、ドライブがUSBマス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配置されている場合には機能しない可能性があります。一部のUSBマスストレージインターフェイスは汎用で、基本的な読み書き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、このようなUSBマスストレージデバイスに高度なデバイス固有のコマンドを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する場合があります）。USB 3.0で導入されたUSB Attached SCSI（UAS）プロトコルは、 コマンドキューイング、それを必要とするハードウェア用のコマンドパイプ、電源管理など、これらの問題のいくつかを解決します。

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") などのツールでドライブから SMART データを読み取ることができました。^{[ 9 ]}より新しい USB ストレージ チップセットは、ATA (および SATA) デバイスとやり取り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、特殊な 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した場合にドライブが故障する可能性があります。^{[ 11 ]}

• USBデバイスクラスの一覧
• 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実装者フォーラムのウェブサイトより：

• 大容量ストレージクラス仕様の概要 1.4
• 大容量ストレージブート機能仕様1.0
• 「大容量ストレージ（バルクのみ）1.0」

• FreeBSDにおける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は何が起こるのか？– Linuxカーネルの内部構造