Translate .../scsi/scsi_mid_low_api.rst into Chinese. Add scsi_mid_low_api into .../scsi/index.rst. 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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@xxxxxxxxxxxxxxxxxx> + +: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 -- 2.25.1