BLOCK层代码分析（6）IO下发之SGL聚散列表

原本计划本节介绍request的分配，发现会涉及到数据组织从bio到sgl的映射，因此本节介绍数据的SGL组织方式。

在BLOCK层数据的组织形式为bio和request，通过这两个结构体就可以找到数据的位置。但若传输到SCSI层，硬盘位置用scsi command表示，内存中位置用scatterlist表示。本小节讲述scatterlist是如何将数据组织起来的。

1. scatterlist结构体

结构体scatterlis包含从CPU视角和设备视角看到的数据的地址和长度（包括页内偏移）。但其中page_link有两个特殊作用：（1）当第0 bit为1时即设置SG_CHAIN，表明当前sgl是链接sgl，只起链接到下一个sgl的作用，这个sgl不会指向数据；（2）当第1bit为1时即设置SG_END，表明当前sgl是最后一个sgl，这个sgl仍指向数据。当其他情况时指向数据对应的第一个页信息。

成员offset表示数据在页中的偏移。成员length表示数据的长度。

成员dma_address表示数据的DMA地址即设备看到的地址，成员dma_length表示数据的DMA长度。

2. SGL类型

SGL分为non-chained SGL和chained SGL。

Non-chained SGL表示多个sgl是连续的，内核这里对最大的non-chained SGL数目做限制，最大不超过SG_MAX_SINGLE_ALLOC，当申请的SGL个数超过此限制时会自动生成chained SGL。

Chained SGL存在多个的SGL链，每个SGL链中的SGL是连续的，其中每个SGL链（除了最后一个SGL链）最后一个SGL起链接作用。每个SGL链最大的SGL数目为SG_CHUNK_SIZE(128)。

3. SGL API介绍

函数sg_alloc_table()用来分配non-chained SGL（当申请的数目nents超过限制时，也会生成chained SGL）。

int sg_alloc_table(struct sg_table *table, unsigned int nents, gfp_t gfp_mask)

函数sg_alloc_table_chained()来分配chained SGL。其中nents为需要分配的SGL数目，first_chunk为sg_table中已经存在的SGL链，SGL链数目为first_chunk_nents。后面申请的SGL链与first_chunk相链。


int sg_alloc_table_chained(struct sg_table *table, int nents, struct scatterlist *first_chunk, unsigned nents_first_chunk)

两者最终会调用__sg_alloc_table()。这里处理四种情况：

（1）first_chunk = NULL， nents <= max_ents时

这种情况为sg_table，并没有提前分配SGL链，且需要分配SGL数目小于最大一次性能够分配的数目，此时通过alloc_fn()直接分配即可，生成non-chained SGL链。

（2）first_chunk = NULL， nents > max_ents时

这种情况为sg_table，并没有提前分配SGL链，且需要分配SGL数目大于最大一次性能够分配的数目，此时通过alloc_fn()会分配一个包含max_ents数目的SGL的SGL链，剩下的部分分配另一个SGL链，并将它们链起来，生成chained SGL链。

（3）first_chunk ！= NULL， nents <= max_ents时

这种情况为sg_table，提前分配SGL链, 且提前分配的SGL链上SGL数目满足需要的SGL链，此时会直接返回当前的sg_table。

（4）first_chunk ！= NULL， nents > max_ents时

这种情况为sg_table，提前分配SGL链, 但提前分配的SGL链上SGL数目不能够满足nents数目，此时需要通过alloc_fn()分配剩余的数目的SGL组成SGL链，并与提供分配的SGL链连接起来，生成chained SGL链。

4. SCSI命令的SGL

在SCSI层在分配request时默认内置了2个SGL（实际真正使用的仅1个，另一个做链接SGL使用），在申请时使用sg_alloc_table_chained(&cmd->sdb.table, nr_segs, cmd->sdb.table.sgl, SCSI_INLINE_SG_CNT)申请链式SGL。

下图为申请150个SGL的情况，其中内置2个SGL为第一个SGL链，这个是随request提前分配的（静态分配），后面两个SGL链是从sgpool中申请分配的（动态分配）。