scsi裝置驅動體系架構

1.6.2 scsi裝置驅動體系架構

從這一層開始，整個檔案讀寫的中心将由request轉向scsi的指令結構scsi_cmnd。那麼這個指令結構到底是怎麼一回事呢，這還得從SCSI架構談起。SCSI 實作了一種客戶機/伺服器風格的通信架構，發起者向目标裝置發送指令請求。該目标處理此請求并向發起者傳回響應。發起者可以是托管計算機中的一個 SCSI 裝置，而 SCSI 目标則可以是一個磁盤、CD光牒和錄音帶裝置或特殊裝置（比如箱體裝置）。

這裡要提到一個概念——Lower Level Device（LDD）：在最低層的是一組驅動器，稱為 SCSI 低層驅動器。它們是一些可與實體裝置（比如 HBA）連結的特定驅動器。LLD 提供了自公共中間層到特定于裝置的 HBA 的一種抽象。每個 LLD 都提供了到特定底層硬體的接口，但所使用的到中間層的接口卻是一組标準接口。

較低層包含大量代碼，原因是它要負責處理各種不同的 SCSI 擴充卡類型。例如，Fibre Channel 協定包含了針對 Emulex 和 QLogic 的各種擴充卡的 LLD。面向 Adaptec 和 LSI 的 SAS 擴充卡的 LLD 也包括在内。

與存儲相關的 SCSI 指令一般是在 SCSI Architecture Model (SAM)、SCSI Primary Commands (SPC) 和 SCSI Block Commands (SBC) 中定義的：

l  SAM：定義SCSI 系統模型、SCSI 标準集的功能性分區，以及适用于所有 SCSI 實作和實作标準的需求。

l  SPC：定義：對所有 SCSI 裝置模型通用的行為。

l  SBC：定義指令集擴充，以友善操作 SCSI 直接通路塊裝置。

每個 SCSI 指令都由 Command Descriptor Block (CDB) 描述，它定義 SCSI 裝置執行的操作。SCSI 指令涉及到用于向 SCSI 裝置傳輸資料（或從中輸出資料）的資料指令，以及用于設定 SCSI 裝置的配置參數的非資料指令。

典型的CDB格式如下圖所示：

位 7	位 6	位 5	位 4	位 3	位 2	位 1	位 0
位元組 0	Operation code = 12h
位元組 1	LUN	Reserved	EVPD
位元組 2	Page code
位元組 3	Reserved
位元組 4	Allocation length
位元組 5	Control

如果 EVPD 參數位（用于啟用關鍵産品資料）為 0 并且 Page Code 參數位元組為 0，那麼目标将傳回标準指令資料（如inquiry）。如果 EVPD 參數為 1，那麼目标将傳回對應 page code 字段的特定于供應商的資料。

scsi_cmnd結構中的cmnd[MAX_COMMAND_SIZE]數組就是這個CDB的内容。我們看到這個數組雖然最大可有16個元素，每個元素1位元組，但是我們僅僅用了其中6個元素，用來存放CDB，其中cmnd[0]最為重要，對應scsi操作碼。所有的scsi操作碼都有定義，在include/scsi/scsi.h中：

#define TEST_UNIT_READY       0x00 #define REZERO_UNIT           0x01 #define REQUEST_SENSE         0x03 #define FORMAT_UNIT           0x04 #define READ_BLOCK_LIMITS     0x05 #define REASSIGN_BLOCKS       0x07 #define INITIALIZE_ELEMENT_STATUS 0x07 #define READ_6                0x08 #define WRITE_6               0x0a #define SEEK_6                0x0b #define READ_REVERSE          0x0f #define WRITE_FILEMARKS       0x10 #define SPACE                 0x11 #define INQUIRY               0x12 #define RECOVER_BUFFERED_DATA 0x14 #define MODE_SELECT           0x15 #define RESERVE               0x16 #define RELEASE               0x17 #define COPY                  0x18 #define ERASE                 0x19 #define MODE_SENSE            0x1a #define START_STOP            0x1b #define RECEIVE_DIAGNOSTIC    0x1c #define SEND_DIAGNOSTIC       0x1d #define ALLOW_MEDIUM_REMOVAL  0x1e #define SET_WINDOW            0x24 #define READ_CAPACITY         0x25 #define READ_10               0x28 #define WRITE_10              0x2a #define SEEK_10               0x2b #define POSITION_TO_ELEMENT   0x2b #define WRITE_VERIFY          0x2e #define VERIFY                0x2f #define SEARCH_HIGH           0x30 #define SEARCH_EQUAL          0x31 #define SEARCH_LOW            0x32 #define SET_LIMITS            0x33 #define PRE_FETCH             0x34 #define READ_POSITION         0x34 #define SYNCHRONIZE_CACHE     0x35 #define LOCK_UNLOCK_CACHE     0x36 #define READ_DEFECT_DATA      0x37 #define MEDIUM_SCAN           0x38 #define COMPARE               0x39 #define COPY_VERIFY           0x3a #define WRITE_BUFFER          0x3b #define READ_BUFFER           0x3c #define UPDATE_BLOCK          0x3d #define READ_LONG             0x3e #define WRITE_LONG            0x3f #define CHANGE_DEFINITION     0x40 #define WRITE_SAME            0x41 #define READ_TOC              0x43 #define LOG_SELECT            0x4c #define LOG_SENSE             0x4d #define MODE_SELECT_10        0x55 #define RESERVE_10            0x56 #define RELEASE_10            0x57 #define MODE_SENSE_10         0x5a #define PERSISTENT_RESERVE_IN 0x5e #define PERSISTENT_RESERVE_OUT 0x5f #define REPORT_LUNS           0xa0 #define MOVE_MEDIUM           0xa5 #define EXCHANGE_MEDIUM       0xa6 #define READ_12               0xa8 #define WRITE_12              0xaa #define WRITE_VERIFY_12       0xae #define SEARCH_HIGH_12        0xb0 #define SEARCH_EQUAL_12       0xb1 #define SEARCH_LOW_12         0xb2 #define READ_ELEMENT_STATUS   0xb8 #define SEND_VOLUME_TAG       0xb6 #define WRITE_LONG_2          0xea #define READ_16               0x88 #define WRITE_16              0x8a #define VERIFY_16            0x8f #define SERVICE_ACTION_IN     0x9e #define    SAI_READ_CAPACITY_16  0x10 #define    ATA_16                0x85    #define    ATA_12                0xa1

我們列出最常使用的指令：

指令	描述
INQUIRY	請求目标裝置的摘要資訊
TEST_UNIT_READY	檢測目标裝置是否準備好進行傳輸
READ_6	從 SCSI 目标裝置傳輸資料
WRITE_6	向 SCSI 目标裝置傳輸資料
REQUEST_SENSE	請求最後一個指令的檢測資料
READ_CAPACITY	獲得存儲容量資訊

所有 SCSI 指令都要以操作代碼的第一個位元組為開端，以表明它所代表的操作。并且所有 SCSI 指令都要包含一個控制位元組。這個位元組通常是該指令的最後一個位元組，用于表示與供應商相關的資訊等等。

scsi_cmnd 結構就完全是SCSI記錄的抽象，不僅cmnd數組字段記錄了指令描述塊 (CDB)；還有用于感測資料緩存 (SENSE BUFFER)的sense_buffer字段，以及用于存放IO 逾時時間等 SCSI 相關的資訊和 SCSI 子系統處理指令需要的一些其他資訊的字段，如回調函數等。

來自include/scsi/scsi_cmnd.h：

struct scsi_cmnd {        struct scsi_device *device;        struct list_head list;          struct list_head eh_entry;        int eh_eflags;                void (*done) (struct scsi_cmnd *);              unsigned long serial_number;        unsigned long jiffies_at_alloc;        int retries;        int allowed;        int timeout_per_command;        unsigned char cmd_len;        enum dma_data_direction sc_data_direction; #define MAX_COMMAND_SIZE       16        unsigned char cmnd[MAX_COMMAND_SIZE];        unsigned request_bufflen;             struct timer_list eh_timeout;         void *request_buffer;                   unsigned short use_sg;          unsigned short sglist_len;             unsigned underflow;             unsigned transfersize;            int resid;                struct request *request; #define SCSI_SENSE_BUFFERSIZE        96        unsigned char sense_buffer[SCSI_SENSE_BUFFERSIZE];        void (*scsi_done) (struct scsi_cmnd *);        struct scsi_pointer SCp;         unsigned char *host_scribble;              int result;               unsigned char tag;         unsigned long pid;  };