scsi总线驱动的初始化

本文详细介绍了Linux系统中SCSI驱动的初始化过程,包括SCSI总线驱动的三层结构:top level、middle level和lower level。在系统初始化时,会扫描PCI总线找到SCSI host,加载对应的驱动并进行设备扫描。SCSI_device是通过channel、id和lun进行寻址,每个SCSI目标可能有多个LUN,每个LUN对应一个scsi_device结构。在初始化过程中,SCSI_host_template定义了操作接口方法,底层驱动的queuecommand函数接收并处理SCSI命令。

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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。

 

Linuxscsi驱动基本分为三大层:top levelmiddle level以及lower leveltop 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 levelscsi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channelidlun进行寻址。

 

首先,什么是channelidlun。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。

 

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 hostUSBmarwell中的设备,那么,如果存在USBmarwell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)

 

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SATASASP2P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16scsi 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 */

    …

    }

  }

}

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