scsi总线驱动的初始化

1.6.1 scsi总线驱动的初始化

块设备底层驱动的核心是scsi总线层驱动，在总线层驱动之上为各种不同的scsi设备驱动，在总线层驱动之下为scsi host驱动。其在内核中的位置如下图所示：

 

前面我们已经知道了上三层的工作，接下来大部分知识来自底下三层。

 

在Linux中scsi驱动基本分为三大层：top level，middle level以及lower level。top level为具体的scsi设备驱动，例如我们常用的磁盘设备驱动就在该层（Linux中的实现为sd.c），scsi disk的驱动向上表现为块设备，因此，具有块设备的接口及一切属性，向下表现scsi设备，因为scsi disk基于scsi总线进行数据通信。top level驱动与具体的scsi设备相关，所以该类驱动往往由设备开发者提供，但是如果scsi设备为标准类设备，那么驱动可以通用。

 

middle level实际上就是scsi总线层驱动，按照scsi协议进行设备枚举、数据传输、出错处理。middle level层的驱动与scsi specification相关，在一类操作系统平台上只需实现一次，所以该类驱动往往由操作系统开发者提供。

 

lower level为scsi控制器的驱动，该驱动与具体的硬件适配器相关，其需要与scsi middle level层进行接口，所以往往由提供适配器的硬件厂商完成驱动开发，只有硬件厂商才对自己定义的register file（寄存器堆）最清楚。当然，在lower level层可以做虚拟的scsi host，所以该层的驱动也不一定对硬件进行操作。

 

Linux中，scsi三层驱动模型如下图所示：

 

 

而前面提到的scsi device的数据结构就是在scsi middle level定义的，用于描述一个scsi的具体功能单元，其在scsi host中通过channel、id、lun进行寻址。

 

首先，什么是channel、id和lun。通常SCSI总线适配器作为PCI设备的形式存在，其在计算机体系结构中的位置如下图所示：

 

 

在系统初始化时会扫描系统PCI总线，由于scsi端口适配器挂接在pci总线上，因此会被pci扫描软件扫描得到，并且生成一个pci device(PDO)。然后扫描软件需要为该pci device加载相应的驱动程序。

 

在linux系统中，系统初始化时会遍历pci bus上存在的所有驱动程序，检查是否有符合要求的驱动程序存在，这里假设scsi host是USB或marwell中的设备，那么，如果存在USB或marwell提供的scsi端口驱动，就会被成功调用。加载scsi端口驱动时，pci扫描程序会调用对应scsi端口驱动提供的probe函数，该probe函数是scsi端口驱动程序在初始化驱动时注册到pci-driver上的(Linux的总线驱动都是采用的这种思路)。

 

在scsi host具体的probe函数中会初始化scsi host，注册中断处理函数，并且调用scsi_host_alloc函数生成一个scsi host，然后添加到scsi middle level，最后调用scsi_scan_host函数扫描scsi端口适配器所管理的所有scsi总线。

 

一个scsi端口适配器可能拥有多个channel，每个channel拥有一条scsi总线。传统scsi总线是并行共享总线，现有的SATA、SAS等P2P接口在逻辑上可以理解成总线的一种特例，所以scsi middle level驱动程序是通用的。由于一个scsi host可能存在多个channel，因此依次扫描每个channel。按照spec，传统scsi bus上最多可以连接16个scsi target，因此，scsi扫描程序会依次探测target。一个scsi target可以存在多种功能，每种功能称之为LUN，对于单功能设备(例如磁盘)，其LUN通常为0。

 

Scsi host的扫描过程在系统初始化中进行，详细的代码我们就不去分析了，这里从网上摘录了一段伪代码对其进行简单地描述：

 

For (channel = 0; channel 　　/* 对一个适配器的每个通道中的设备进行识别 */ 　　… 　　For (id=0; id 　　/* 对一个通道中的每个ID对应设备进行识别 */ 　　… 　　　　For (lun=1; lun 　　　　/* 对一个ID对应设备的每个LUN进行识别 */ 　　　　… 　　　　} 　　} }