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添加擴充卡到系統
scsi_host_alloc()
scsi_add_host()
添加擴充卡到系統
SCSI低層驅動是面向主機擴充卡的，低層驅動被加載時，首先要添加主機擴充卡。主機擴充卡可以在PCI子系統完成ID比對時添加，或者通過手工方式添加。所有基于硬體PCI接口的主機擴充卡都采用前一種方式，而UNH iSCSI啟動器采用的是後一種方式。
添加主機擴充卡包括兩部分的内容，為主機擴充卡配置設定資料結構，将主機擴充卡添加到系統。SCSI中間層為此提供了兩個公共函數：scsi_host_alloc和scsi_add_host。
在低層驅動，主機擴充卡（控制器的驅動代碼中調用，下面以x86 pm8001控制器驅動為例子）
kernel\drivers\scsi\pm8001\pm8001_init.c
static struct scsi_host_template pm8001_sht = {
.module = THIS_MODULE,
.name = DRV_NAME,
.queuecommand = sas_queuecommand,
.target_alloc = sas_target_alloc,
.slave_configure = sas_slave_configure,
.scan_finished = pm8001_scan_finished,
.scan_start = pm8001_scan_start,
.change_queue_depth = sas_change_queue_depth,
.bios_param = sas_bios_param,
.can_queue = 1,
.this_id = -1,
.sg_tablesize = SG_ALL,
.max_sectors = SCSI_DEFAULT_MAX_SECTORS,
.use_clustering = ENABLE_CLUSTERING,
.eh_device_reset_handler = sas_eh_device_reset_handler,
.eh_bus_reset_handler = sas_eh_bus_reset_handler,
.target_destroy = sas_target_destroy,
.ioctl = sas_ioctl,
.shost_attrs = pm8001_host_attrs,
.track_queue_depth = 1,
};
static int pm8001_pci_probe(struct pci_dev *pdev,
const struct pci_device_id *ent)
{
struct Scsi_Host *shost = NULL;
shost = scsi_host_alloc(&pm8001_sht, sizeof(void *));
}
scsi_host_alloc()
下面介紹函數scsi_host_alloc()代碼（摘自檔案drivers/scsi/hosts.c）
struct Scsi_Host {
struct list_head __devices;
struct list_head __targets;
struct scsi_host_cmd_pool *cmd_pool;
spinlock_t free_list_lock;
struct list_head free_list; /* backup store of cmd structs */
struct list_head starved_list;
spinlock_t default_lock;
spinlock_t *host_lock;
struct mutex scan_mutex;/* serialize scanning activity */
struct list_head eh_cmd_q;
struct task_struct * ehandler; /* Error recovery thread. */
struct completion * eh_action; /* Wait for specific actions on the host. */
wait_queue_head_t host_wait;
struct scsi_host_template *hostt;
struct scsi_transport_template *transportt;
union {
struct blk_queue_tag *bqt;
struct blk_mq_tag_set tag_set;
};
atomic_t host_busy; /* commands actually active on low-level */
atomic_t host_blocked;
unsigned int host_failed; /* commands that failed. protected by host_lock */
unsigned int host_eh_scheduled; /* EH scheduled without command */
unsigned int host_no; /* Used for IOCTL_GET_IDLUN, /proc/scsi et al. */
unsigned long last_reset;
unsigned int max_channel;
unsigned int max_id;
u64 max_lun;
unsigned int unique_id;
unsigned short max_cmd_len;
int this_id;
int can_queue;
short cmd_per_lun;
short unsigned int sg_tablesize;
short unsigned int sg_prot_tablesize;
unsigned int max_sectors;
unsigned long dma_boundary;
unsigned nr_hw_queues;
unsigned long cmd_serial_number;
unsigned active_mode:2;
unsigned unchecked_isa_dma:1;
unsigned use_clustering:1;
unsigned host_self_blocked:1;
unsigned reverse_ordering:1;
unsigned tmf_in_progress:1;
unsigned async_scan:1;
unsigned eh_noresume:1;
unsigned no_write_same:1;
unsigned use_blk_mq:1;
unsigned use_cmd_list:1;
unsigned short_inquiry:1;
struct workqueue_struct *work_q;
struct workqueue_struct *tmf_work_q;
unsigned no_scsi2_lun_in_cdb:1;
unsigned int max_host_blocked;
unsigned int prot_capabilities;
unsigned char prot_guard_type;
unsigned long base;
unsigned long io_port;
unsigned char n_io_port;
unsigned char dma_channel;
unsigned int irq;
enum scsi_host_state shost_state;
struct device shost_gendev, shost_dev;
struct list_head sht_legacy_list;
void *shost_data;
struct device *dma_dev;
unsigned long hostdata[0] /* Used for storage of host specific stuff */
__attribute__ ((aligned (sizeof(unsigned long))));
};
scsi_host_alloc函數配置設定一個新的Scsi_Host描述符并進行基本的初始化。第一個參數為指向SCSI主機擴充卡模闆的指針；第二個參數為驅動私有資料配置設定的額外位元組數。傳回值為指向Scsi_Host描述符的指針；或者在失敗時傳回NULL。一次性配置設定SCSI主機擴充卡的公有部分和私有部分的情況如下圖：
一次性配置設定SCSI主機擴充卡的公有部分和私有部分
struct Scsi_Host *scsi_host_alloc(struct scsi_host_template *sht, int privsize)
{
struct Scsi_Host *shost;
gfp_t gfp_mask = GFP_KERNEL;
shost = kzalloc(sizeof(struct Scsi_Host) + privsize, gfp_mask);
if (!shost)
return NULL;
}
Scsi_Host的空間一次性配置設定。使用kzalloc （GFP_KERNEL）
struct Scsi_Host *scsi_host_alloc(struct scsi_host_template *sht, int privsize)
{
shost->host_no = atomic_inc_return(&scsi_host_next_hn) - 1;
}
Scsi_Host是一個龐大的資料結構，它的初始化也比較煩瑣，所幸大多數域都可以根據“主機擴充卡模闆”指派，或者先賦一個預設的值，等待以後再覆寫。需要特别說明的是host_no域，即主機擴充卡編号。主機擴充卡是在系統範圍内編号的，或者說，系統中的主機擴充卡統一進行編号。在Linux核心中有一個全局變量scsi_host_next_hn，表示下一個新的主機擴充卡的編号。它的初值為零，每次發現一個新的主機擴充卡，将全局變量scsi_host_next_hn的值賦給host_no域，然後再遞增。
struct Scsi_Host *scsi_host_alloc(struct scsi_host_template *sht, int privsize)
{
/* These three are default values which can be overridden */
shost->max_channel = 0;
shost->max_id = 8;
shost->max_lun = 8;
}
将max_channel初始化為0，将max_id和max_lun初始化為8，這些域都被先賦予一些預設的值，在本函數傳回後，低層驅動可以對這些域進行覆寫。
我們關注sysfs檔案系統有關的代碼。先把主機擴充卡的子目錄樹畫在圖:
SCSI總線的sysfs
主機擴充卡子目錄樹下包含主機擴充卡自身的屬性檔案，以及目标節點子樹和更下級的SCSI裝置子樹。
标記①為主機擴充卡目錄名host#，其中#為主機擴充卡編号；
标記②為目标節點目錄名target#:#:#，其中#:#:#分别為主機擴充卡編号、通道編号和ID編号；
标記③為SCSI裝置目錄名#:#:#:#，其中#:#:#分别為主機擴充卡編号、通道編号、ID編号，以及邏輯單元編号。
struct Scsi_Host {
struct device shost_gendev, shost_dev;
}
主機擴充卡屬于shost_class類（類名為scsi_host），為了和類關聯起來，在左下部分看到有同名的子目錄樹。是以，每個主機擴充卡定義了兩個内嵌裝置描述符，分别和這兩個灰色标記的目錄對應。對應上層host#目錄的内嵌裝置描述符為shost_gendev域，被稱為内嵌通用裝置；對應下層host#目錄的内嵌裝置描述符為shost_dev域，被稱為内嵌類裝置。
struct Scsi_Host *scsi_host_alloc(struct scsi_host_template *sht, int privsize)
{
//初始化内嵌通用裝置
device_initialize(&shost->shost_gendev);
dev_set_name(&shost->shost_gendev, "host%d", shost->host_no);
shost->shost_gendev.bus = &scsi_bus_type;
shost->shost_gendev.type = &scsi_host_type;
//初始化内嵌類裝置
device_initialize(&shost->shost_dev);
shost->shost_dev.parent = &shost->shost_gendev;
shost->shost_dev.class = &shost_class;
dev_set_name(&shost->shost_dev, "host%d", shost->host_no);
shost->shost_dev.groups = scsi_sysfs_shost_attr_groups;
}
初始化内嵌通用裝置，初始化内嵌類裝置。它們之間是互相關聯的，内嵌通用裝置為内嵌類裝置的父裝置shost->shost_dev.parent = &shost->shost_gendev。
struct Scsi_Host *scsi_host_alloc(struct scsi_host_template *sht, int privsize)
{
shost->ehandler = kthread_run(scsi_error_handler, shost,"scsi_eh_%d", shost->host_no);
}
在Linux系統中，每個主機擴充卡都有一個SCSI錯誤恢複核心線程。啟動之，線程名為scsi_eh_#，其中#為主機擴充卡編号，線程執行的主體函數為scsi_error_handler。關于更詳細的描述，參見後面的SCSI錯誤恢複。
struct Scsi_Host *scsi_host_alloc(struct scsi_host_template *sht, int privsize)
{
scsi_proc_hostdir_add(shost->hostt);
}
調用scsi_proc_hostdir_add，在proc檔案系統中為這個主機擴充卡添加一個目錄
scsi_add_host()
下面介紹函數scsi_add_host()代碼（摘自檔案include/scsi/scsi_host.h）
static inline int __must_check scsi_add_host(struct Scsi_Host *host,
struct device *dev)
{
return scsi_add_host_with_dma(host, dev, dev);
}
scsi_add_host函數有兩個參數。第一個為指向主機擴充卡描述符的指針，第二個指向這個SCSI主機擴充卡在驅動模型中的父裝置的device描述符，它決定了這個SCSI主機擴充卡在sysfs檔案系統中的位置，可以為NULL。但對于PCI-SCSI驅動，通常将它設定為對應PCI裝置的内嵌驅動模型裝置。例如某個SCSI主機擴充卡對應sysfs檔案系統的/sys/devices/pci0000:00/0000:00:07.1/host0/目錄。成功傳回0，錯誤傳回非0值。
函數scsi_add_host_with_dma()代碼（摘自檔案drivers/scsi/hosts.c）
int scsi_add_host_with_dma(struct Scsi_Host *shost, struct device *dev,
struct device *dma_dev)
{
error = scsi_setup_command_freelist(shost);
}
在調用scsi_add_host_with_dma時增加了一個參數：主機擴充卡的DMA裝置，它隻是用于虛拟主機擴充卡環境下，在我們這裡不需要給予太多關注。對于PCI-SCSI裝置，傳入的就是對應PCI裝置的内嵌驅動模型裝置。
scsi_setup_command_freelist函數為主機擴充卡準備用于配置設定SCSI指令結構和感測緩沖區的存儲池結構，以及準備SCSI指令結構的後備倉庫連結清單。
int scsi_add_host_with_dma(struct Scsi_Host *shost, struct device *dev,
struct device *dma_dev)
{
if (!shost->shost_gendev.parent)
shost->shost_gendev.parent = dev ? dev : &platform_bus;
}
确定主機擴充卡在sysfs中的位置。我們說過，一般情況下，主機擴充卡會被放在引出它的PCI裝置之下，主機擴充卡驅動一般在調用scsi_add_host函數時會傳入對應的pci_dev描述符中的内嵌device位址，在這裡指派給主機擴充卡内嵌通用裝置的parent域。當然，如果傳入的dev參數為NULL，我們就把它放在sys/devices/platform/目錄下，platform裝置是某些特定平台專有的外圍裝置。
int scsi_add_host_with_dma(struct Scsi_Host *shost, struct device *dev,
struct device *dma_dev)
{
error = device_add(&shost->shost_gendev);
error = device_add(&shost->shost_dev);
error = scsi_sysfs_add_host(shost);
}
主機擴充卡的内嵌通用裝置和内嵌類裝置的初始化已經全部完成。将SCSI子系統的驅動模型裝置關系整理如上圖所示，為友善了解，其中還包含了後面才會添加的目标節點和SCSI裝置。device_add(&shost->shost_gendev);将主機擴充卡的内嵌通用裝置添加到系統中。device_add(&shost->shost_dev);将主機擴充卡的内嵌類裝置添加到系統中。scsi_sysfs_add_host(shost)調用scsi_sysfs_add_host将主機擴充卡添加到子系統，包括為主機擴充卡屬性添加對應的檔案。
int scsi_add_host_with_dma(struct Scsi_Host *shost, struct device *dev,
struct device *dma_dev)
{
scsi_proc_host_add(shost);
}
用于proc檔案系統為該主機擴充卡建立目錄項。