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接上一篇博客Linux AHCI驱动分析之设备初始化

参考

ATA Disk在Linux中的驱动架构对比分析
ata驱动框架及scsi请求处理流程
ATA接口寄存器描述
从ATA层向设备发送TRIM命令
使用硬盘ATA命令读取磁盘
scsi底层设备注册——如何一步步注册到block层
Scsi命令队列转换为ata命令过程
scsi设备的请求处理函数（request_fn)
libATA Developer’s Guide
块设备读写流程
块设备读写流程
Linux Block Layer块设备层基于MultiQueue的部分源码分析
为request的每一个bio创建DMA映射
Linux kernel scatterlist API介绍

打开内核调试信息

定义ATA_DEBUG和ATA_VERBOSE_DEBUG，

//include\linux\libata.h
/** compile-time options: to be removed as soon as all the drivers are* converted to the new debugging mechanism*/
#undef ATA_DEBUG        /* debugging output */
#undef ATA_VERBOSE_DEBUG    /* yet more debugging output */
#undef ATA_IRQ_TRAP     /* define to ack screaming irqs */
#undef ATA_NDEBUG       /* define to disable quick runtime checks *//* note: prints function name for you */
#ifdef ATA_DEBUG
#define DPRINTK(fmt, args...) printk(KERN_ERR "%s: " fmt, __func__, ## args)
#ifdef ATA_VERBOSE_DEBUG
#define VPRINTK(fmt, args...) printk(KERN_ERR "%s: " fmt, __func__, ## args)
#else
#define VPRINTK(fmt, args...)
#endif  /* ATA_VERBOSE_DEBUG */
#else
#define DPRINTK(fmt, args...)
#define VPRINTK(fmt, args...)
#endif  /* ATA_DEBUG */
//drivers\ata\libata-core.c
struct ata_port *ata_port_alloc(struct ata_host *host)
{...
#if defined(ATA_VERBOSE_DEBUG)/* turn on all debugging levels */ap->msg_enable = 0x00FF;
#elif defined(ATA_DEBUG)ap->msg_enable = ATA_MSG_DRV | ATA_MSG_INFO | ATA_MSG_CTL | ATA_MSG_WARN | ATA_MSG_ERR;
#elseap->msg_enable = ATA_MSG_DRV | ATA_MSG_ERR | ATA_MSG_WARN;
#endif
...
}

驱动模型

驱动模型如下图，通过LibATA驱动作为SCSI Middle Level与ATA Host之间的转换层，从而可以很好的将ATA Host直接融入到SCSI的驱动体系中来，可以直接将ATA设备驱成SCSI Device。

注册块设备

下面进入ata_host_register函数，

ata_host_register //drivers\ata\libata-core.chost->n_tags = clamp(sht->can_queue, 1, ATA_MAX_QUEUE - 1); //can_queue = AHCI_MAX_CMDS - 1, n_tags=31, tag ATA_MAX_QUEUE - 1 is reserved for internal commandsata_tport_addata_scsi_add_hosts //drivers\ata\libata-scsi.cscsi_host_allocshost->hostt = sht; // struct scsi_host_template *shtshost->can_queue = sht->can_queue; //struct scsi_host_templateshost->sg_tablesize = sht->sg_tablesize; //struct scsi_host_templateshost->use_blk_mq = scsi_use_blk_mq && !shost->hostt->disable_blk_mq; //scsi_use_blk_mq is from Kconfigshost->max_cmd_len = 16;scsi_add_host_with_dma //drivers\scsi\hosts.cscsi_use_blk_mq: scsi_mq_setup_tags //mq tagsetscsi_setup_command_freelistscsi_get_host_cmd_poolscsi_host_alloc_commandscsi_host_set_state(shost, SHOST_RUNNING)scsi_sysfs_add_hostscsi_proc_host_addsata_link_init_spdata_pack_xfermaskasync_schedule(async_port_probe, ap)ata_port_probe__ata_port_probeata_port_wait_ehata_scsi_scan_host //drivers\ata\libata-scsi.c__scsi_add_device //drivers\scsi\scsi_scan.cscsi_alloc_targetscsi_probe_and_add_lunscsi_device_lookup_by_targetscsi_alloc_sdevscsi_mq_alloc_queue/scsi_alloc_queuescsi_change_queue_depthscsi_sysfs_device_initializescsi_probe_lun //探测lunscsi_execute_req: INQUIRYscsi_execute_req_flags //drivers\scsi\scsi_lib.cscsi_executeblk_get_requestblk_rq_set_block_pcblk_rq_map_kernblk_execute_rqscsi_add_lun //drivers\scsi\scsi_scan.cscsi_sysfs_add_sdev //drivers\scsi\scsi_sysfs.cdevice_add //触发上层probe，bsg_register_queue //block\bsg.c  scsi_target_reap

块设备队列

队列创建，支持多队列和传统的单队列，Linux内核默认是单队列（3.19，4.14），请求分发函数为scsi_queue_rq/scsi_request_fn

__scsi_init_queue //drivers\scsi\scsi_lib.cblk_queue_max_segmentsblk_queue_max_hw_sectorsblk_queue_bounce_limitblk_queue_segment_boundarydma_set_seg_boundaryblk_queue_max_segment_sizeblk_queue_dma_alignmentscsi_alloc_queue //传统单队列__scsi_alloc_queueblk_init_queue__scsi_init_queueblk_queue_prep_rq(q, scsi_prep_fn); //设置prep_rq函数blk_queue_unprep_rq(q, scsi_unprep_fn);blk_queue_softirq_done(q, scsi_softirq_done);blk_queue_rq_timed_out(q, scsi_times_out);blk_queue_lld_busy(q, scsi_lld_busy);static struct blk_mq_ops scsi_mq_ops = {.map_queue   = blk_mq_map_queue,.queue_rq   = scsi_queue_rq,.complete  = scsi_softirq_done,.timeout   = scsi_timeout,.init_request   = scsi_init_request,.exit_request  = scsi_exit_request,
};scsi_mq_alloc_queue //多队列mqblk_mq_init_queue__scsi_init_queue

以传统单队列为例，

scsi_request_fn //drivers\scsi\scsi_lib.cblk_peek_requestret = q->prep_rq_fn(q, rq); //scsi_prep_fnscsi_prep_state_checkscsi_get_cmd_from_req //构造struct scsi_cmndscsi_setup_cmndscsi_setup_fs_cmnd/scsi_setup_blk_pc_cmndscsi_prep_returnscsi_dev_queue_readyblk_start_requeststruct scsi_cmnd *cmd = req->special;scsi_target_queue_readyscsi_host_queue_readyscsi_init_cmd_errhcmd->scsi_done = scsi_done; //中断函数中会用到scsi_dispatch_cmdscsi_log_sendhost->hostt->queuecommand;scsi_queue_insert

其中host->hostt->queuecommand来自struct scsi_host_template，对应ata_scsi_queuecmd函数，函数ata_sg_setup中调用dma_map_sg，对于我们的异构系统，需要修改的就是这个函数，

ata_scsi_queuecmd //drivers\ata\libata-scsi.cata_shost_to_portata_scsi_dump_cdbata_scsi_find_dev__ata_scsi_queuecmdata_get_xlat_func/atapi_xlat //check if SCSI to ATA translation is possibleata_scsi_translate/ata_scsi_simulateata_scsi_translateata_scsi_qc_newqc->scsicmd = cmd;qc->scsidone = cmd->scsi_done;qc->sg = scsi_sglist(cmd);qc->n_elem = scsi_sg_count(cmd);ata_sg_initqc->complete_fn = ata_scsi_qc_complete;ata_get_xlat_func[ata_scsi_rw_xlat/ata_scsi_pass_thru]/atapi_xlat //translatestruct ata_taskfile *tf //构建tfap->ops->qc_defer //ahci_pmp_qc_defer， deferred：推迟; 延缓; 展期 drivers\ata\libahci.cata_std_qc_defer/sata_pmp_qc_defer_cmd_switchata_qc_issueata_sg_setupdma_map_sgap->ops->qc_prep //ahci_qc_prep drivers\ata\libahci.cata_tf_to_fis //tf转fis，协议Command Table的CFISmemcpy(cmd_tbl + AHCI_CMD_TBL_CDB, qc->cdb, qc->dev->cdb_len) //协议Command Table的ACMDahci_fill_sgahci_fill_cmd_slotap->ops->qc_issue //ahci_qc_issue drivers\ata\libahci.cwritel(1 << qc->tag, port_mmio + PORT_SCR_ACT);writel(fbs, port_mmio + PORT_FBS);writel(1 << qc->tag, port_mmio + PORT_CMD_ISSUE);

scsi驱动

scsi驱动位于drivers\scsi\sd.c，

init_sd //drivers\scsi\sd.cregister_blkdevblk_register_regionclass_registerscsi_register_driver

其中scsi_register_driver(&sd_template.gendrv)，上面说的probe函数即sd_probe

static struct scsi_driver sd_template = {.gendrv = {.name      = "sd",.owner        = THIS_MODULE,.probe       = sd_probe,.remove     = sd_remove,.shutdown  = sd_shutdown,.pm      = &sd_pm_ops,},.rescan         = sd_rescan,.init_command      = sd_init_command,.uninit_command      = sd_uninit_command,.done          = sd_done,.eh_action       = sd_eh_action,
};

sd_probe函数，磁盘的队列就是用的scsi_device里的队列，不需要新创建了，

sd_probe //drivers\scsi\sd.calloc_disksd_format_disk_namesd_probe_asyncgd->fops = &sd_fops;gd->queue = sdkp->device->request_queue; //scsi_disk->scsi_device->request_queuesd_revalidate_diskadd_disksd_dif_config_hostsd_revalidate_disk

其中sd_fops如下，

static const struct block_device_operations sd_fops = {.owner           = THIS_MODULE,.open            = sd_open,.release     = sd_release,.ioctl            = sd_ioctl,.getgeo         = sd_getgeo,
#ifdef CONFIG_COMPAT.compat_ioctl       = sd_compat_ioctl,
#endif.check_events     = sd_check_events,.revalidate_disk = sd_revalidate_disk,.unlock_native_capacity   = sd_unlock_native_capacity,
};sd_ioctlscsi_verify_blk_ioctlscsi_ioctl/scsi_cmd_blk_ioctl

其中，

scsi_ioctl //block\scsi_ioctl.csg_scsi_ioctl/sdev->host->hostt->ioctl //ata_scsi_ioctlscsi_cmd_blk_ioctlscsi_verify_blk_ioctlscsi_cmd_ioctlsg_ioata_scsi_ioctl //drivers\ata\libata-scsi.cata_sas_scsi_ioctlATA_IOC_GET_IO32ATA_IOC_SET_IO32HDIO_GET_IDENTITY ata_get_identityHDIO_DRIVE_CMD ata_cmd_ioctlHDIO_DRIVE_TASK ata_task_ioctl

中断

以传统单队列为例，

ahci_single_irq_intr //drivers\ata\libahci.cahci_port_intrahci_handle_port_interruptata_qc_complete_multiple //drivers\ata\libata-core.cata_qc_from_tagata_qc_complete__ata_qc_completeata_sg_cleandma_unmap_sgqc->complete_fn //ata_scsi_qc_complete drivers\ata\libata-scsi.cata_gen_passthru_sense/ata_gen_ata_senseata_dump_statusqc->scsidone //scsi_done drivers\scsi\scsi_lib.cata_qc_free

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