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SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 .. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst :Original: Documentation/scsi/scsi_mid_low_api.rst :翻译: 郝栋栋 doubled <doubled@leap-io-kernel.com> :校译: ========================= SCSI中间层 — 底层驱动接口 ========================= 简介 ==== 本文档概述了Linux SCSI中间层与SCSI底层驱动之间的接口。底层 驱动（LLD）通常被称为主机总线适配器（HBA）驱动或主机驱动 （HD）。在该上下文中，“主机”指的是计算机IO总线（例如：PCI总 线或ISA总线）与SCSI传输层中单个SCSI启动器端口之间的桥梁。 “启动器”端口（SCSI术语，参考SAM-3：http://www.t10.org）向 “目标”SCSI端口（例如：磁盘）发送SCSI命令。在一个运行的系统 中存在多种底层驱动（LLDs），但每种硬件类型仅对应一种底层驱动 （LLD）。大多数底层驱动可以控制一个或多个SCSI HBA。部分HBA 内部集成多个主机控制器。 在某些情况下，SCSI传输层本身是已存在于Linux中的外部总线子系 统（例如：USB和ieee1394）。在此类场景下，SCSI子系统的底层驱 动将作为与其他驱动子系统的软件桥接层。典型示例包括 usb-storage驱动（位于drivers/usb/storage目录）以 及ieee1394/sbp2驱动（位于 drivers/ieee1394 目录）。 例如，aic7xxx底层驱动负责控制基于Adaptec公司7xxx芯片系列的 SCSI并行接口（SPI）控制器。aic7xxx底层驱动可以内建到内核中 或作为模块加载。一个Linux系统中只能运行一个aic7xxx底层驱动 程序，但他可能控制多个主机总线适配器（HBA）。这些HBA可能位于 PCI扩展卡或内置于主板中（或两者兼有）。某些基于aic7xxx的HBA 采用双控制器设计，因此会呈现为两个SCSI主机适配器。与大多数现 代HBA相同，每个aic7xxx控制器都拥有其独立的PCI设备地址。[SCSI 主机与PCI设备之间一一对应虽然常见，但并非强制要求（例如ISA适 配器就不适用此规则）。] SCSI中间层将SCSI底层驱动（LLD）与其他层（例如SCSI上层驱动以 及块层）隔离开来。 本文档的版本大致与Linux内核2.6.8相匹配。 文档 ==== 内核源码树中设有专用的SCSI文档目录，通常位于 Documentation/scsi目录下。大多数文档采用 reStructuredText格式。本文档名为 scsi_mid_low_api.rst，可在该目录中找到。该文档的最新版本可 以访问 https://docs.kernel.org/scsi/scsi_mid_low_api.html 查阅。许多底层驱动（LLD）的文档也位于Documentation/scsi目录 下（例如aic7xxx.rst）。SCSI中间层的简要说明见scsi.rst文件， 该文档包含指向Linux Kernel 2.4系列SCSI子系统的文档链接。此 外还收录了两份SCSI上层驱动文档：st.rst（SCSI磁带驱动）与 scsi-generic.rst（用通用SCSI（sg）驱动）。 部分底层驱动的文档（或相关URL）可能嵌在C源代码文件或与其 源码同位于同一目录下。例如，USB大容量存储驱动的文档链接可以在 目录/usr/src/linux/drivers/usb/storage下找到。 驱动程序结构 ============ 传统上，SCSI子系统的底层驱动（LLD）至少包含drivers/scsi 目录下的两个文件。例如，一个名为“xyz”的驱动会包含一个头文件 xyz.h和一个源文件xyz.c。[实际上所有代码完全可以合并为单个 文件，头文件并非必需的。] 部分需要跨操作系统移植的底层驱动会 采用更复杂的文件结构。例如，aic7xxx驱动，就为通用代码与操作 系统专用代码（如FreeBSD和Linux）分别创建了独立的文件。此类 驱动通常会在drivers/scsi目录下拥有自己单独的子目录。 当需要向Linux内核添加新的底层驱动（LLD）时，必须留意 drivers/scsi目录下的两个文件：Makefile以及Kconfig。建议参 考现有底层驱动的代码组织方式。 随着Linux内核2.5开发内核逐步演进为2.6系列的生产版本，该接口 也引入了一些变化。以驱动初始化代码为例，现有两种模型可用。其 中旧模型与Linux内核2.4的实现相似，他基于在加载HBA驱动时检测 到的主机，被称为“被动（passive）”初始化模型。而新的模型允许 在底层驱动（LLD）的生命周期内动态拔插HBA，这种方式被称为“热 插拔（hotplug）”初始化模型。推荐使用新的模型，因为他既能处理 传统的永久连接SCSI设备，也能处理现代支持热插拔的类SCSI设备 （例如通过USB或IEEE 1394连接的数码相机）。这两种初始化模型将 在后续的章节中分别讨论。 SCSI底层驱动（LLD）通过以下3种方式与SCSI子系统进行交互： a) 直接调用由SCSI中间层提供的接口函数 b) 将一组函数指针传递给中间层提供的注册函数，中间层将在 后续运行的某个时刻调用这些函数。这些函数由LLD实现。 c) 直接访问中间层维护的核心数据结构 a）组中所涉及的所有函数，均列于下文“中间层提供的函数”章节中。 b）组中涉及的所有函数均列于下文名为“接口函数”的章节中。这些 函数指针位于结构体struct scsi_host_template中，该结构体实 例会被传递给scsi_host_alloc()。对于LLD未实现的接口函数，应 对struct scsi_host_template中的对应成员赋NULL。如果在文件 作用域定义一个struct scsi_host_template的实例，没有显式初 始化的函数指针成员将自动设置为NULL。 c）组中提到的用法在“热插拔”环境中尤其需要谨慎处理。LLD必须 明确知晓这些与中间层及其他层级共享的数据结构的生命周期。 LLD中定义的所有函数以及在文件作用域内定义的所有数据都应声明 为static。例如，在一个名为“xxx”的LLD中的sdev_init()函数定 义如下： ``static int xxx_sdev_init(struct scsi_device * sdev) { /* code */ }`` 热插拔初始化模型 ================ 在该模型中，底层驱动（LLD）控制SCSI主机适配器在子系统中的注 册与注销时机。主机最早可以在驱动初始化阶段被注册，最晚可以在 驱动卸载时被移除。通常，驱动会响应来自sysfs probe()的回调， 表示已检测到一个主机总线适配器（HBA）。在确认该新设备是LLD的 目标设备后，LLD初始化HBA，并将一个新的SCSI主机适配器注册到 SCSI中间层。 在LLD初始化过程中，驱动应当向其期望发现HBA的IO总线（例如PCI 总线）进行注册。该操作通常可以通过sysfs完成。任何驱动参数（ 特别是那些在驱动加载后仍可修改的参数）也可以在此时通过sysfs 注册。当LLD注册其首个HBA时，SCSI中间层首次感受到该LLD的存在。 在稍后的某个时间点，当LLD检测到新的HBA时，接下来在LLD与SCSI 中间层之间会发生一系列典型的调用过程。该示例展示了中间层如何 扫描新引入的HBA，在该过程中发现了3个SCSI设备，其中只有前两个 设备有响应:: HBA探测：假设在扫描中发现2个SCSI设备 底层驱动 中间层 底层驱动 =======---------------======---------------======= scsi_host_alloc() --> scsi_add_host() ----> scsi_scan_host() -------+ | sdev_init() sdev_configure() --> scsi_change_queue_depth() | sdev_init() sdev_configure() | sdev_init() *** sdev_destroy() *** *** 对于SCSI中间层尝试扫描但未响应的SCSI设备，系统调用 sdev_init()和sdev_destroy()函数对。 如果LLD期望调整默认队列设置，可以在其sdev_configure()例程 中调用scsi_change_queue_depth()。 当移除一个HBA时，可能是由于卸载LLD模块相关的有序关闭（例如通 过rmmod命令），也可能是由于sysfs的remove()回调而触发的“热拔 插”事件。无论哪种情况，其执行顺序都是相同的:: HBA移除：假设连接了2个SCSI设备 底层驱动 中间层 底层驱动 =======---------------------======-----------------======= scsi_remove_host() ---------+ | sdev_destroy() sdev_destroy() scsi_host_put() LLD用于跟踪struct Scsi_Host的实例可能会非常有用 （scsi_host_alloc()返回的指针）。这些实例由中间层“拥有”。 当引用计数为零时，struct Scsi_Host实例会被 scsi_host_put()释放。 HBA的热插拔是一个特殊的场景，特别是当HBA下的磁盘正在处理已挂 载文件系统上的SCSI命令时。为了应对其中的诸多问题，中间层引入 了引用计数逻辑。具体内容参考下文关于引用计数的章节。 热插拔概念同样适用于SCSI设备。目前，当添加HBA时， scsi_scan_host() 函数会扫描该HBA所属SCSI传输通道上的设备。在 新型SCSI传输协议中，HBA可能在扫描完成后才检测到新的SCSI设备。 LLD可通过以下步骤通知中间层新SCSI设备的存在:: SCSI设备热插拔 底层驱动 中间层 底层驱动 =======-------------------======-----------------======= scsi_add_device() ------+ | sdev_init() sdev_configure() [--> scsi_change_queue_depth()] 类似的，LLD可能会感知到某个SCSI设备已经被移除（拔出）或与他的连 接已中断。某些现有的SCSI传输协议（例如SPI）可能直到后续SCSI命令 执行失败时才会发现设备已经被移除，中间层会将该设备设置为离线状态。 若LLD检测到SCSI设备已经被移除，可通过以下流程触发上层对该设备的 移除操作:: SCSI设备热拔插 底层驱动 中间层 底层驱动 =======-------------------======-----------------======= scsi_remove_device() -------+ | sdev_destroy() 对于LLD而言，跟踪struct scsi_device实例可能会非常有用（该结构 的指针会作为参数传递给sdev_init()和sdev_configure()回调函数）。 这些实例的所有权归属于中间层（mid-level）。struct scsi_device 实例在sdev_destroy()执行后释放。 引用计数 ======== Scsi_Host结构体已引入引用计数机制。该机制将struct Scsi_Host 实例的所有权分散到使用他的各SCSI层，而此前这类实例完全由中间 层独占管理。底层驱动（LLD）通常无需直接操作这些引用计数，仅在 某些特定场景下可能需要介入。 与struct Scsi_Host相关的引用计数函数主要有以下3种： - scsi_host_alloc(): 返回指向新实例的指针，该实例的引用计数被设置为1。 - scsi_host_get(): 给定实例的引用计数加1。 - scsi_host_put(): 给定实例的引用计数减1。如果引用计数减少到0，则释放该实例。 scsi_device结构体现已引入引用计数机制。该机制将 struct scsi_device实例的所有权分散到使用他的各SCSI层，而此 前这类实例完全由中间层独占管理。相关访问函数声明详见 include/scsi/scsi_device.h文件末尾部分。若LLD需要保留 scsi_device实例的指针副本，则应调用scsi_device_get()增加其 引用计数；不再需要该指针时，可通过scsi_device_put()递减引用 计数（该操作可能会导致该实例被释放）。 .. Note:: struct Scsi_Host实际上包含两个并行维护的引用计数器，该引 用计数由这些函数共同操作。 编码规范 ======== 首先，Linus Torvalds关于C语言编码风格的观点可以在 Documentation/process/coding-style.rst文件中找到。 此外，在相关gcc编译器支持的前提下，鼓励使用大多数C99标准的增强 特性。因此，在适当的情况下鼓励使用C99风格的结构体和数组初始化 方式。但不要过度使用，目前对可变长度数组（VLA）的支持还待完善。 一个例外是 ``//`` 风格的注释；在Linux中倾向于使 用 ``/*...*/`` 注释格式。 对于编写良好、经过充分测试且有完整文档的代码不需要重新格式化 以符合上述规范。例如，aic7xxx驱动是从FreeBSD和Adaptec代码库 移植到Linux的。毫无疑问，FreeBSD和Adaptec遵循其原有的编码规 范。 中间层提供的函数 ================ 这些函数由SCSI中间层提供，供底层驱动（LLD）调用。这些函数的名 称（即入口点）均已导出，因此作为模块加载的LLD可以访问他们。内 核会确保在任何LLD初始化之前，SCSI中间层已先行加载并完成初始化。 下文按字母顺序列出这些函数，其名称均以 ``scsi_`` 开头。 摘要： - scsi_add_device - 创建新的SCSI逻辑单元（LU）设备实例 - scsi_add_host - 执行sysfs注册并设置传输类 - scsi_change_queue_depth - 调整SCSI设备队列深度 - scsi_bios_ptable - 返回块设备分区表的副本 - scsi_block_requests - 阻止向指定主机提交新命令 - scsi_host_alloc - 分配引用计数为1的新SCSI主机适配器实例scsi_host - scsi_host_get - 增加SCSI主机适配器实例的引用计数 - scsi_host_put - 减少SCSI主机适配器的引用计数（归零时释放） - scsi_remove_device - 卸载并移除SCSI设备 - scsi_remove_host - 卸载并移除主机控制器下的所有SCSI设备 - scsi_report_bus_reset - 报告检测到的SCSI总线复位事件 - scsi_scan_host - 执行SCSI总线扫描 - scsi_track_queue_full - 跟踪连续出现的队列满事件 - scsi_unblock_requests - 恢复向指定主机提交命令 详细信息:: /** * scsi_add_device - 创建新的SCSI逻辑单元（LU）设备实例 * @shost: 指向SCSI主机适配器实例的指针 * @channel: 通道号（通常为0） * @id: 目标ID号 * @lun: 逻辑单元号（LUN） * * 返回指向新的struct scsi_device实例的指针， * 如果出现异常（例如在给定地址没有设备响应），则返 * 回ERR_PTR(-ENODEV) * * 是否阻塞：是 * * 注意事项：本函数通常在添加HBA的SCSI总线扫描过程 * 中由系统内部调用（即scsi_scan_host()执行期间）。因此， * 仅应在以下情况调用：HBA在scsi_scan_host()完成扫描后， * 又检测到新的SCSI设备（逻辑单元）。若成功执行，本次调用 * 可能会触发LLD的以下回调函数：sdev_init()以及 * sdev_configure() * * 函数定义：drivers/scsi/scsi_scan.c **/ struct scsi_device * scsi_add_device(struct Scsi_Host *shost, unsigned int channel, unsigned int id, unsigned int lun) /** * scsi_add_host - 执行sysfs注册并设置传输类 * @shost: 指向SCSI主机适配器实例的指针 * @dev: 指向scsi类设备结构体（struct device）的指针 * * 成功返回0，失败返回负的errno（例如：-ENOMEM） * * 是否阻塞：否 * * 注意事项：仅在“热插拔初始化模型”中需要调用，且必须在 * scsi_host_alloc()成功执行后调用。该函数不会扫描总线； * 总线扫描可通过调用scsi_scan_host()或其他传输层特定的 * 方法完成。在调用该函数之前，LLD必须先设置好传输模板， * 并且只能在调用该函数之后才能访问传输类 * （transport class）相关的数据结构。 * * 函数定义：drivers/scsi/hosts.c **/ int scsi_add_host(struct Scsi_Host *shost, struct device * dev) /** * scsi_change_queue_depth - 调整SCSI设备队列深度 * @sdev: 指向要更改队列深度的SCSI设备的指针 * @tags 如果启用了标记队列，则表示允许的标记数， * 或者在非标记模式下，LLD可以排队的命令 * 数（如 cmd_per_lun）。 * * 无返回 * * 是否阻塞：否 * * 注意事项：可以在任何时刻调用该函数，只要该SCSI设备受该LLD控 * 制。[具体来说，可以在sdev_configure()执行期间或之后，且在 * sdev_destroy()执行之前调用。] 该函数可安全地在中断上下文中 * 调用。 * * 函数定义：drivers/scsi/scsi.c [更多注释请参考源代码] **/ int scsi_change_queue_depth(struct scsi_device *sdev, int tags) /** * scsi_bios_ptable - 返回块设备分区表的副本 * @dev: 指向块设备的指针 * * 返回指向分区表的指针，失败返回NULL * * 是否阻塞：是 * * 注意事项：调用方负责释放返回的内存（通过 kfree() 释放） * * 函数定义：drivers/scsi/scsicam.c **/ unsigned char *scsi_bios_ptable(struct block_device *dev) /** * scsi_block_requests - 阻止向指定主机提交新命令 * * @shost: 指向特定主机的指针，用于阻止命令的发送 * * 无返回 * * 是否阻塞：否 * * 注意事项：没有定时器或其他任何机制可以解除阻塞，唯一的方式 * 是由LLD调用scsi_unblock_requests()方可恢复。 * * 函数定义：drivers/scsi/scsi_lib.c **/ void scsi_block_requests(struct Scsi_Host * shost) /** * scsi_host_alloc - 创建SCSI主机适配器实例并执行基础初始化 * @sht: 指向SCSI主机模板的指针 * @privsize: 在hostdata数组中分配的额外字节数（该数组是返 * 回的Scsi_Host实例的最后一个成员） * * 返回指向新的Scsi_Host实例的指针，失败返回NULL * * 是否阻塞：是 * * 注意事项：当此调用返回给LLD时，该主机适配器上的 * SCSI总线扫描尚未进行。hostdata数组（默认长度为 * 零）是LLD专属的每主机私有区域，供LLD独占使用。 * 两个相关的引用计数都被设置为1。完整的注册（位于 * sysfs）与总线扫描由scsi_add_host()和 * scsi_scan_host()稍后执行。 * 函数定义：drivers/scsi/hosts.c **/ struct Scsi_Host * scsi_host_alloc(const struct scsi_host_template * sht, int privsize) /** * scsi_host_get - 增加SCSI主机适配器实例的引用计数 * @shost: 指向Scsi_Host实例的指针 * * 无返回 * * 是否阻塞：目前可能会阻塞，但可能迭代为不阻塞 * * 注意事项：会同时增加struct Scsi_Host中两个子对 * 象的引用计数 * * 函数定义：drivers/scsi/hosts.c **/ void scsi_host_get(struct Scsi_Host *shost) /** * scsi_host_put - 减少SCSI主机适配器实例的引用计数 * （归零时释放） * @shost: 指向Scsi_Host实例的指针 * * 无返回 * * 是否阻塞：当前可能会阻塞，但可能会改为不阻塞 * * 注意事项：实际会递减两个子对象中的计数。当后一个引用 * 计数归零时系统会自动释放Scsi_Host实例。 * LLD 无需关注Scsi_Host实例的具体释放时机，只要在平衡 * 引用计数使用后不再访问该实例即可。 * 函数定义：drivers/scsi/hosts.c **/ void scsi_host_put(struct Scsi_Host *shost) /** * scsi_remove_device - 卸载并移除SCSI设备 * @sdev: 指向SCSI设备实例的指针 * * 返回值：成功返回0，若设备未连接，则返回-EINVAL * * 是否阻塞：是 * * 如果LLD发现某个SCSI设备（逻辑单元，lu）已经被移除， * 但其主机适配器实例依旧存在，则可以请求移除该SCSI设备。 * 如果该调用成功将触发sdev_destroy()回调函数的执行。调 * 用完成后，sdev将变成一个无效的指针。 * * 函数定义：drivers/scsi/scsi_sysfs.c **/ int scsi_remove_device(struct scsi_device *sdev) /** * scsi_remove_host - 卸载并移除主机控制器下的所有SCSI设备 * @shost: 指向SCSI主机适配器实例的指针 * * 返回值：成功返回0，失败返回1（例如：LLD正忙？？） * * 是否阻塞：是 * * 注意事项：仅在使用“热插拔初始化模型”时调用。应在调用 * scsi_host_put()前调用。 * * 函数定义：drivers/scsi/hosts.c **/ int scsi_remove_host(struct Scsi_Host *shost) /** * scsi_report_bus_reset - 报告检测到的SCSI总线复位事件 * @shost: 指向关联的SCSI主机适配器的指针 * @channel: 发生SCSI总线复位的通道号 * * 返回值：无 * * 是否阻塞：否 * * 注意事项：仅当复位来自未知来源时才需调用此函数。 * 由SCSI中间层发起的复位无需调用，但调用也不会导 * 致副作用。此函数的主要作用是确保系统能正确处理 * CHECK_CONDITION状态。 * * 函数定义：drivers/scsi/scsi_error.c **/ void scsi_report_bus_reset(struct Scsi_Host * shost, int channel) /** * scsi_scan_host - 执行SCSI总线扫描 * @shost: 指向SCSI主机适配器实例的指针 * * 是否阻塞：是 * * 注意事项：应在调用scsi_add_host()后调用 * * 函数定义：drivers/scsi/scsi_scan.c **/ void scsi_scan_host(struct Scsi_Host *shost) /** * scsi_track_queue_full - 跟踪指定设备上连续的QUEUE_FULL * 事件，以判断是否需要及何时调整 * 该设备的队列深度。 * @sdev: 指向SCSI设备实例的指针 * @depth: 当前该设备上未完成的SCSI命令数量（不包括返回 * QUEUE_FULL的命令） * * 返回值：0 - 当前队列深度无需调整 * >0 - 需要将队列深度调整为此返回值指定的新深度 * -1 - 需要回退到非标记操作模式，并使用 * host->cmd_per_lun作为非标记命令队列的 * 深度限制 * * 是否阻塞：否 * * 注意事项：LLD可以在任意时刻调用该函数。系统将自动执行“正确 * 的处理流程”；该函数支持在中断上下文中安全地调用 * * 函数定义：drivers/scsi/scsi.c **/ int scsi_track_queue_full(struct scsi_device *sdev, int depth) /** * scsi_unblock_requests - 恢复向指定主机适配器提交命令 * * @shost: 指向要解除阻塞的主机适配器的指针 * * 返回值：无 * * 是否阻塞：否 * * 函数定义：drivers/scsi/scsi_lib.c **/ void scsi_unblock_requests(struct Scsi_Host * shost) 接口函数 ======== 接口函数由底层驱动（LLD）定义实现，其函数指针保存在 struct scsi_host_template实例中，并将该实例传递给 scsi_host_alloc()。 部分接口函数为必选实现项。所有 接口函数都应声明为static，约定俗成的命名规则如下， 驱动“xyz”应将其sdev_configure()函数声明为:: static int xyz_sdev_configure(struct scsi_device * sdev); 其余接口函数的命名规范均依此类推。 需将该函数指针赋值给“struct scsi_host_template”实例 的‘sdev_configure’成员变量中，并将该结构体实例指针传 递到中间层的scsi_host_alloc()函数。 各个接口函数的详细说明可参考include/scsi/scsi_host.h 文件，具体描述位于“struct scsi_host_template”结构体 各个成员的上方。在某些情况下，scsi_host.h头文件中的描 述比本文提供的更为详尽。 以下按字母顺序列出所有接口函数及其说明。 摘要： - bios_param - 获取磁盘的磁头/扇区/柱面参数 - eh_timed_out - SCSI命令超时回调 - eh_abort_handler - 中止指定的SCSI命令 - eh_bus_reset_handler - 触发SCSI总线复位 - eh_device_reset_handler - 执行SCSI设备复位 - eh_host_reset_handler - 复位主机（主机总线适配器） - info - 提供指定主机适配器的相关信息 - ioctl - 驱动可响应ioctl控制命令 - proc_info - 支持/proc/scsi/{驱动名}/{主机号}文件节点的读写操作 - queuecommand - 将SCSI命令提交到主机控制器，命令执行完成后调用‘done’回调 - sdev_init - 在向新设备发送SCSI命令前的初始化 - sdev_configure - 设备挂载后的精细化微调 - sdev_destroy - 设备即将被移除前的清理 详细信息:: /** * bios_param - 获取磁盘的磁头/扇区/柱面参数 * @sdev: 指向SCSI设备实例的指针（定义于 * include/scsi/scsi_device.h中） * @bdev: 指向块设备实例的指针（定义于fs.h中） * @capacity: 设备容量（以512字节扇区为单位） * @params: 三元数组用于保存输出结果： * params[0]：磁头数量（最大255） * params[1]：扇区数量（最大63） * params[2]：柱面数量 * * 返回值：被忽略 * * 并发安全声明: 无锁 * * 调用上下文说明: 进程上下文（sd） * * 注意事项: 若未提供此函数，系统将基于READ CAPACITY * 使用默认几何参数。params数组已预初始化伪值，防止函 * 数无输出。 * * 可选实现说明：由LLD选择性定义 **/ int bios_param(struct scsi_device * sdev, struct block_device *bdev, sector_t capacity, int params[3]) /** * eh_timed_out - SCSI命令超时回调 * @scp: 标识超时的命令 * * 返回值: * * EH_HANDLED: 我已修复该错误，请继续完成该命令 * EH_RESET_TIMER: 我需要更多时间，请重置定时器并重新开始计时 * EH_NOT_HANDLED 开始正常的错误恢复流程 * * 并发安全声明: 无锁 * * 调用上下文说明: 中断上下文 * * 注意事项: 该回调函数为LLD提供一个机会进行本地 * 错误恢复处理。此处的恢复仅限于判断该未完成的命 * 令是否还有可能完成。此回调中不允许中止或重新启 * 动该命令。 * * 可选实现说明：由LLD选择性定义 **/ int eh_timed_out(struct scsi_cmnd * scp) /** * eh_abort_handler - 中止指定的SCSI命令 * @scp: 标识要中止的命令 * * 返回值：如果命令成功中止，则返回SUCCESS，否则返回FAILED * * 并发安全声明: 无锁 * * 调用上下文说明: 内核线程 * * 注意事项: 该函数仅在命令超时时才被调用。 * * 可选实现说明：由LLD选择性定义 **/ int eh_abort_handler(struct scsi_cmnd * scp) /** * eh_bus_reset_handler - 发起SCSI总线复位 * @scp: 包含该设备的SCSI总线应进行重置 * * 返回值：重置成功返回SUCCESS；否则返回FAILED * * 并发安全声明: 无锁 * * 调用上下文说明: 内核线程 * * 注意事项: 由SCSI错误处理线程（scsi_eh）调用。 * 在错误处理期间，当前主机适配器的所有IO请求均 * 被阻塞。 * * 可选实现说明：由LLD选择性定义 **/ int eh_bus_reset_handler(struct scsi_cmnd * scp) /** * eh_device_reset_handler - 发起SCSI设备复位 * @scp: 指定将被重置的SCSI设备 * * 返回值：如果命令成功中止返回SUCCESS，否则返回FAILED * * 并发安全声明: 无锁 * * 调用上下文说明: 内核线程 * * 注意事项: 由SCSI错误处理线程（scsi_eh）调用。 * 在错误处理期间，当前主机适配器的所有IO请求均 * 被阻塞。 * * 可选实现说明：由LLD选择性定义 **/ int eh_device_reset_handler(struct scsi_cmnd * scp) /** * eh_host_reset_handler - 复位主机（主机总线适配器） * @scp: 管理该设备的SCSI主机适配器应该被重置 * * 返回值：如果命令成功中止返回SUCCESS，否则返回FAILED * * 并发安全声明: 无锁 * * 调用上下文说明: 内核线程 * * 注意事项: 由SCSI错误处理线程（scsi_eh）调用。 * 在错误处理期间，当前主机适配器的所有IO请求均 * 被阻塞。当使用默认的eh_strategy策略时，如果 * _abort_、_device_reset_、_bus_reset_和该处 * 理函数均未定义（或全部返回FAILED），系统强制 * 该故障设备处于离线状态 * * 可选实现说明：由LLD选择性定义 **/ int eh_host_reset_handler(struct scsi_cmnd * scp) /** * info - 提供给定主机适配器的详细信息：驱动程序名称 * 以及用于区分不同主机适配器的数据结构 * @shp: 指向目标主机的struct Scsi_Host实例 * * 返回值：返回以NULL结尾的ASCII字符串。[驱动 * 负责管理返回的字符串所在内存并确保其在整个 * 主机适配器生命周期内有效。] * * 并发安全声明: 无锁 * * 调用上下文说明: 进程上下文 * * 注意事项: 通常提供诸如I/O地址或中断号 * 等PCI或ISA信息。如果未实现该函数，则 * 默认使用struct Scsi_Host::name 字段。 * 返回的字符串应为单行（即不包含换行符）。 * 通过SCSI_IOCTL_PROBE_HOST ioctl可获 * 取该函数返回的字符串，如果该函数不可用， * 则ioctl返回struct Scsi_Host::name中 * 的字符串。 * * 可选实现说明：由LLD选择性定义 **/ const char * info(struct Scsi_Host * shp) /** * ioctl - 驱动可响应ioctl控制命令 * @sdp: ioctl操作针对的SCSI设备 * @cmd: ioctl命令号 * @arg: 指向用户空间读写数据的指针。由于他指向用 * 户空间，必须使用适当的内核函数 * （如 copy_from_user()）。按照Unix的风 * 格，该参数也可以视为unsigned long 类型。 * * 返回值：如果出错则返回负的“errno”值。返回0或正值表 * 示成功，并将返回值传递给用户空间。 * * 并发安全声明：无锁 * * 调用上下文说明：进程上下文 * * 注意事项：SCSI子系统使用“逐层下传 * （trickle down）”的ioctl模型。 * 用户层会对上层驱动设备节点 * （例如/dev/sdc）发起ioctl()调用， * 如果上层驱动无法识别该命令，则将其 * 传递给SCSI中间层，若中间层也无法识 * 别，则再传递给控制该设备的LLD。 * 根据最新的Unix标准，对于不支持的 * ioctl()命令，应返回-ENOTTY。 * * 可选实现说明：由LLD选择性定义 **/ int ioctl(struct scsi_device *sdp, int cmd, void *arg) /** * proc_info - 支持/proc/scsi/{驱动名}/{主机号}文件节点的读写操作 * @buffer: 输入或出的缓冲区锚点（writeto1_read0==0表示向buffer写 * 入，writeto1_read0==1表示由buffer读取） * @start: 当writeto1_read0==0时，用于指定驱动实际填充的起始位置； * 当writeto1_read0==1时被忽略。 * @offset: 当writeto1_read0==0时，表示用户关注的数据在缓冲区中的 * 偏移。当writeto1_read0==1时忽略。 * @length: 缓冲区的最大（或实际使用）长度 * @host_no: 目标SCSI Host的编号（struct Scsi_Host::host_no） * @writeto1_read0: 1 -> 表示数据从用户空间写入驱动 * （例如，“echo some_string > /proc/scsi/xyz/2”） * 0 -> 表示用户从驱动读取数据 * （例如，“cat /proc/scsi/xyz/2”） * * 返回值：当writeto1_read0==1时返回写入长度。否则， * 返回从offset偏移开始输出到buffer的字符数。 * * 并发安全声明：无锁 * * 调用上下文说明：进程上下文 * * 注意事项：该函数由scsi_proc.c驱动，与proc_fs交互。 * 当前SCSI子系统可移除对proc_fs的支持，相关配置选。 * * 可选实现说明：由LLD选择性定义 **/ int proc_info(char * buffer, char ** start, off_t offset, int length, int host_no, int writeto1_read0) /** * queuecommand - 将SCSI命令提交到主机控制器，命令执行完成后调用scp->scsi_done回调函数 * @shost: 指向目标SCSI主机控制器 * @scp: 指向待处理的SCSI命令 * * 返回值：成功返回0。 * * 如果发生错误，则返回： * * SCSI_MLQUEUE_DEVICE_BUSY表示设备队列满， * SCSI_MLQUEUE_HOST_BUSY表示整个主机队列满 * * 在这两种情况下，中间层将自动重新提交该I/O请求 * * - 若返回SCSI_MLQUEUE_DEVICE_BUSY，则仅暂停该 * 特定设备的命令处理，当该设备的某个命令完成返回 * 时（或在短暂延迟后如果没有其他未完成命令）将恢 * 复其处理。其他设备的命令仍正常继续处理。 * * - 若返回SCSI_MLQUEUE_HOST_BUSY，将暂停该主机 * 的所有I/O操作，当任意命令从该主机返回时（或在 * 短暂延迟后如果没有其他未完成命令）将恢复处理。 * * 为了与早期的queuecommand兼容，任何其他返回值 * 都被视作SCSI_MLQUEUE_HOST_BUSY。 * * 对于其他可立即检测到的错误，可通过以下流程处 * 理：设置scp->result为适当错误值，调用scp->scsi_done * 回调函数，然后该函数返回0。若该命令未立即执行（LLD * 正在启动或将要启动该命令），则应将scp->result置0并 * 返回0。 * * 命令所有权说明：若驱动返回0，则表示驱动获得该命令的 * 所有权， * 并必须确保最终执行scp->scsi_done回调函数。注意：驱动 * 可以在返回0之前调用scp->scsi_done，但一旦调用该回 * 调函数后，就只能返回0。若驱动返回非零值，则禁止在任何时 * 刻执行该命令的scsi_done回调函数。 * * 并发安全声明：在2.6.36及更早的内核版本中，调用该函数时持有 * struct Scsi_Host::host_lock锁（通过“irqsave”获取中断安全的自旋锁）， * 并且返回时仍需保持该锁；从Linux 2.6.37开始，queuecommand * 将在无锁状态下被调用。 * * 调用上下文说明：在中断（软中断）或进程上下文中 * * 注意事项：该函数执行应当非常快速，通常不会等待I/O * 完成。因此scp->scsi_done回调函数通常会在该函数返 * 回后的某个时刻被调用（经常直接从中断服务例程中调用）。 * 某些情况下（如模拟SCSI INQUIRY响应的伪适配器驱动）， * scp->scsi_done回调可能在该函数返回前就被调用。 * 若scp->scsi_done回调函数未在指定时限内被调用，SCSI中 * 间层将启动错误处理流程。当调用scp->scsi_done回调函数 * 时，若“result”字段被设置为CHECK CONDITION， * 则LLD应执行自动感知并填充 * struct scsi_cmnd::sense_buffer数组。在中间层将 * 命令加入LLD队列之前前，scsi_cmnd::sense_buffer数组 * 会被清零。 * * 可选实现说明：LLD必须实现 **/ int queuecommand(struct Scsi_Host *shost, struct scsi_cmnd * scp) /** * sdev_init - 在向新设备发送任何SCSI命令前（即开始扫描 * 之前）调用该函数 * @sdp: 指向即将被扫描的新设备的指针 * * 返回值：返回0表示正常。返回其他值表示出错， * 该设备将被忽略。 * * 并发安全声明：无锁 * * 调用上下文说明：进程上下文 * * 注意事项：该函数允许LLD在设备首次扫描前分配所需的资源。 * 对应的SCSI设备可能尚未真正存在，但SCSI中间层即将对其进 * 行扫描（例如发送INQUIRY命令等）。如果设备存在，将调用 * sdev_configure()进行配置；如果设备不存在，则调用 * sdev_destroy()销毁。更多细节请参考 * include/scsi/scsi_host.h文件。 * * 可选实现说明：由LLD选择性定义 **/ int sdev_init(struct scsi_device *sdp) /** * sdev_configure - 在设备首次完成扫描（即已成功响应INQUIRY * 命令）之后，LDD可调用该函数对设备进行进一步配置 * @sdp: 已连接的设备 * * 返回值：返回0表示成功。任何其他返回值都被视为错误，此时 * 设备将被标记为离线。[被标记离线的设备不会调用sdev_destroy()， * 因此需要LLD主动清理资源。] * * 并发安全声明：无锁 * * 调用上下文说明：进程上下文 * * 注意事项：该接口允许LLD查看设备扫描代码所发出的初始INQUIRY * 命令的响应，并采取对应操作。具体实现细节请参阅 * include/scsi/scsi_host.h文件。 * * 可选实现说明：由LLD选择性定义 **/ int sdev_configure(struct scsi_device *sdp) /** * sdev_destroy - 当指定设备即将被关闭时调用。此时该设备 * 上的所有I/O活动均已停止。 * @sdp: 即将关闭的设备 * * 返回值：无 * * 并发安全声明：无锁 * * 调用上下文说明：进程上下文 * * 注意事项：该设备的中间层数据结构仍然存在 * 但即将被销毁。驱动程序此时应当释放为该设 * 备分配的所有专属资源。系统将不再向此sdp * 实例发送任何命令。[但该设备可能在未来被 * 重新连接，届时将通过新的struct scsi_device * 实例，并触发后续的sdev_init()和 * sdev_configure()调用过程。] * * 可选实现说明：由LLD选择性定义 **/ void sdev_destroy(struct scsi_device *sdp) 数据结构 ======== struct scsi_host_template ------------------------- 每个LLD对应一个“struct scsi_host_template” 实例 [#]_。该结构体通常被初始化为驱动头文件中的静 态全局变量，此方式可确保未显式初始化的成员自动置零 （0或NULL）。关键成员变量说明如下： name - 驱动程序的名称（可以包含空格，请限制在80个字符以内） proc_name - 在“/proc/scsi/<proc_name>/<host_no>” 和sysfs的“drivers”目录中使用的名称。因此 “proc_name”应仅包含Unix文件名中可接受 的字符。 ``(*queuecommand)()`` - 中间层使用的主要回调函数，用于将SCSI命令 提交到LLD。 vendor_id - 该字段是一个唯一标识值，用于确认提供 Scsi_Host LLD的供应商，最常用于 验证供应商特定的消息请求。该值由标识符类型 和供应商特定值组成，有效格式描述请参阅 scsi_netlink.h头文件。 该结构体的完整定义及详细注释请参阅 ``include/scsi/scsi_host.h``。 .. [#] 在极端情况下，单个驱动需要控制多种不同类型的硬件时，驱动可 能包含多个实例，（例如某个LLD驱动同时处理ISA和PCI两种类型 的适配卡，并为每种硬件类型维护独立的 struct scsi_host_template实例）。 struct Scsi_Host ---------------- 每个由LLD控制的主机适配器对应一个struct Scsi_Host实例。 该结构体与struct scsi_host_template具有多个相同成员。 当创建struct Scsi_Host实例时（通过hosts.c中的 scsi_host_alloc()函数），这些通用成员会从LLD的 struct scsi_host_template实例初始化而来。关键成员说明 如下： host_no - 系统范围内唯一的主机标识号，按升序从0开始分配 can_queue - 必须大于0，表示适配器可处理的最大并发命令数，禁 止向适配器发送超过此数值的命令数 this_id - 主机适配器的SCSI ID（SCSI启动器标识），若未知则 设置为-1 sg_tablesize - 主机适配器支持的最大散列表（scatter-gather）元素 数。设置为SG_ALL或更小的值可避免使用链式SG列表， 且最小值必须为1 max_sectors - 单个SCSI命令中允许的最大扇区数（通常为512字节/ 扇区）。默认值为0，此时会使用 SCSI_DEFAULT_MAX_SECTORS（在scsi_host.h中定义）， 当前该值为1024。因此，如果未定义max_sectors，则磁盘的 最大传输大小为512KB。注意：这个大小可能不足以支持 磁盘固件上传。 cmd_per_lun - 主机适配器的设备上，每个LUN可排队的最大命令数。 此值可通过LLD调用scsi_change_queue_depth()进行 调整。 hostt - 指向LLD struct scsi_host_template实例的指针， 当前struct Scsi_Host实例正是由此模板生成。 hostt->proc_name - LLD的名称，sysfs使用的驱动名。 transportt - 指向LLD struct scsi_transport_template实例的指 针（如果存在）。当前支持FC与SPI传输协议。 hostdata[0] - 为LLD在struct Scsi_Host结构体末尾预留的区域，大小由 scsi_host_alloc()的第二个参数(privsize)决定。 scsi_host结构体的完整定义详见include/scsi/scsi_host.h。 struct scsi_device ------------------ 通常而言，每个SCSI逻辑单元（Logical Unit）对应一个该结构 的实例。连接到主机适配器的SCSI设备通过三个要素唯一标识：通 道号（Channel Number）、目标ID（Target ID）和逻辑单元号 （LUN）。 该结构体完整定义于include/scsi/scsi_device.h。 struct scsi_cmnd ---------------- 该结构体实例用于在LLD与SCSI中间层之间传递SCSI命令 及其响应。SCSI中间层会确保：提交到LLD的命令数不超过 scsi_change_queue_depth()（或struct Scsi_Host::cmd_per_lun） 设定的上限，且每个SCSI设备至少分配一个struct scsi_cmnd实例。 关键成员说明如下： cmnd - 包含SCSI命令的数组 cmd_len - SCSI命令的长度（字节为单位） sc_data_direction - 数据的传输方向。请参考 include/linux/dma-mapping.h中的 “enum dma_data_direction”。 result - LLD在调用“done”之前设置该值。值为0表示命令成功 完成（并且所有数据（如果有）已成功在主机与SCSI 目标设备之间完成传输）。“result”是一个32位无符 号整数，可以视为2个相关字节。SCSI状态值位于最 低有效位。请参考include/scsi/scsi.h中的 status_byte()与host_byte()宏以及其相关常量。 sense_buffer - 这是一个数组（最大长度为SCSI_SENSE_BUFFERSIZE 字节），当SCSI状态（“result”的最低有效位）设为 CHECK_CONDITION（2）时，该数组由LLD填写。若 CHECK_CONDITION被置位，且sense_buffer[0]的高 半字节值为7，则中间层会认为sense_buffer数组 包含有效的SCSI感知数据；否则，中间层会发送 REQUEST_SENSE SCSI命令来获取感知数据。由于命令 排队的存在，后一种方式容易出错，因此建议LLD始终 支持“自动感知”。 device - 指向与该命令关联的scsi_device对象的指针。 resid_len (通过调用scsi_set_resid() / scsi_get_resid()访问) - LLD应将此无符号整数设置为请求的传输长度（即 “request_bufflen”）减去实际传输的字节数。“resid_len” 默认设置为0，因此如果LLD无法检测到数据欠载（不能报告溢出）， 则可以忽略它。LLD应在调用“done”之前设置 “resid_len”。 underflow - 如果实际传输的字节数小于该字段值，LLD应将 DID_ERROR << 16赋值给“result”。并非所有 LLD都实现此项检查，部分LLD仅将错误信息输出 到日志，而未真正报告DID_ERROR。更推荐 的做法是由LLD实现“resid_len”的支持。 建议LLD在从SCSI目标设备进行数据传输时设置“resid_len”字段 （例如READ操作）。当这些数据传输的感知码是MEDIUM ERROR或 HARDWARE ERROR（有时也包括RECOVERED ERROR）时设置 resid_len尤为重要。在这种情况下，如果LLD无法确定接收了多 少数据，那么最安全的做法是表示没有接收到任何数据。例如： 为了表明没有接收到任何有效数据，LLD可以使用如下辅助函数:: scsi_set_resid(SCpnt, scsi_bufflen(SCpnt)); 其中SCpnt是一个指向scsi_cmnd对象的指针。如果表示仅接收到 三个512字节的数据块，可以这样设置resid_len:: scsi_set_resid(SCpnt, scsi_bufflen(SCpnt) - (3 * 512)); scsi_cmnd结构体定义在 include/scsi/scsi_cmnd.h文件中。 锁 === 每个struct Scsi_Host实例都有一个名为default_lock 的自旋锁（spin_lock），它在scsi_host_alloc()函数 中初始化（该函数定义在hosts.c文件中）。在同一个函数 中，struct Scsi_Host::host_lock指针会被初始化为指 向default_lock。此后，SCSI中间层执行的加 锁和解锁操作都会使用host_lock指针。过去，驱动程序可 以重写host_lock指针，但现在不再允许这样做。 自动感知 ======== 自动感知（Autosense或auto-sense）在SAM-2规范中被定 义为：当SCSI命令完成状态为CHECK CONDITION时，“自动 将感知数据（sense data）返回给应用程序客户端”。底层 驱动（LLD）应当执行自动感知。当LLD检测到 CHECK CONDITION状态时，可通过以下任一方式完成： a) 要求SCSI协议（例如SCSI并行接口（SPI））在此 类响应中执行一次额外的数据传输 b) 或由LLD主动发起REQUEST SENSE命令获取感知数据 无论采用哪种方式，当检测到CHECK CONDITION状态时，中 间层通过检查结构体scsi_cmnd::sense_buffer[0]的值来 判断LLD是否已执行自动感知。若该字节的高半字节为7 （或 0xf），则认为已执行自动感知；若该字节为其他值 （且此字节在每条命令执行前会被初始化为0），则中间层将 主动发起REQUEST SENSE命令。 在存在命令队列的场景下，保存失败命令感知数据的“nexus” 可能会在等待REQUEST SENSE命令期间变得不同步。因此， 最佳实践是由LLD执行自动感知。 自Linux内核2.4以来的变更 ======================== io_request_lock已被多个细粒度锁替代。与底层驱动 （LLD）相关的锁是struct Scsi_Host::host_lock，且每 个SCSI主机都独立拥有一个该锁。 旧的错误处理机制已经被移除。这意味着LLD的接口函数 abort()与reset()已经被删除。 struct scsi_host_template::use_new_eh_code标志 也已经被移除。 在Linux内核2.4中，SCSI子系统的配置描述与其他Linux子系 统的配置描述集中存放在Documentation/Configure.help 文件中。在Linux内核2.6中，SCSI子系统拥有独立的配置文 件drivers/scsi/Kconfig（体积更小），同时包含配置信息 与帮助信息。 struct SHT已重命名为struct scsi_host_template。 新增“热插拔初始化模型”以及许多用于支持该功能的额外函数。 致谢 ==== 以下人员对本文档做出了贡献： - Mike Anderson <andmike at us dot ibm dot com> - James Bottomley <James dot Bottomley at hansenpartnership dot com> - Patrick Mansfield <patmans at us dot ibm dot com> - Christoph Hellwig <hch at infradead dot org> - Doug Ledford <dledford at redhat dot com> - Andries Brouwer <Andries dot Brouwer at cwi dot nl> - Randy Dunlap <rdunlap at xenotime dot net> - Alan Stern <stern at rowland dot harvard dot edu> Douglas Gilbert dgilbert at interlog dot com 2004年9月21日 |