SCSI 较高层 SCSI 子系统的较高层代表的是内核(设备级)最高级别的接口。它由一组驱动器组成,比如块设备(SCSI 磁盘和 SCSI CD-ROM)和字符设备(SCSI 磁带和 SCSI generic)。较高层接受来自上层(比如 VFS)的请求并将其转换成 SCSI 请求。较高层负责完成 SCSI 命令并将状态信息通知上层。
SCSI 磁盘驱动器在 ./linux/drivers/scsi/sd.c 内实现。SCSI 磁盘驱动器通过调用 register_blkdev(作为块驱动器)进行自初始化并通过 scsi_register_driver 提供一组函数以表示所有 SCSI 设备。其中 sd_probe 和 sd_init_command 这两个函数很重要。只要有新的 SCSI 设备附加到系统, SCSI 中间层就会调用 sd_probe 函数。sd_probe 函数可决定此设备是否由 SCSI 磁盘驱动器管理,如果是,就创建新的 scsi_disk 结构来表示它。sd_init_command 函数将来自文件系统层的请求转变成 SCSI 读或写命令(为完成这个 I/O 请求,sd_rw_intr 会被调用)。
SCSI 磁带驱动器在 ./linux/drivers/scsi/st.c 内实现。磁带驱动器是顺序存取设备,会通过 register_chrdev_region 将自身注册为字符设备。SCSI 磁带驱动器还提供了一个 probe 函数,称为 st_probe。该函数会创建一种新磁带设备并将其添加到称为 scsi_tapes 的向量。SCSI 磁带驱动器的独特之处在于,如果可能,它可以直接从用户空间执行 I/O 传输。否则,数据会通过驱动器缓冲被分段。
SCSI CD-ROM 驱动器在 ./linux/drivers/scsi/sr.c 内实现。CD-ROM 驱动器是另一种块设备并为 SCSI 磁盘驱动器提供类似的函数集。sr_probe 函数可用来创建 scsi_sd 结构以表示 CD-ROM 设备,并用 register_cdrom 注册此 CD-ROM。SCSI 磁带驱动器还会导出 sr_init_command,以将请求转换成 SCSI CD-ROM 读或写请求。
SCSI generic 驱动器在 ./linux/drivers/scsi/sg.c 内实现。该驱动器允许用户应用程序向设备发送 SCSI 命令(比如格式化、模式感知或诊断命令)。通过 sg3utils 包还可以从用户空间利用 SCSI generic 驱动器。这个用户空间包包括多种实用工具,可用来发送 SCSI 命令和解析这些命令的响应。
SCSI 中间层 SCSI 中间层是 SCSI 较高层和较低层的公共服务层(可以在 ./linux/drivers/scsi/scsi.c 内部分地实现)。它提供了很多可供较高层和较低层驱动器使用的函数,因而可以充当这两层间的连接层。中间层很重要,原因是它抽象化了较低层驱动器(LLD)的实现,可以在 ./linux/drivers/scsi/hosts.c 中部分地实现。这意味着可以以同样的方式使用带不同接口的 Fibre Channel 主机总线适配器(HBA)。
低层驱动器注册和错误处理都由 SCSI 中间层提供。中间层还提供了较高层和较低层间的 SCSI 命令排队。SCSI 中间层的一个重要功能是将来自较高层的命令请求转换成 SCSI 请求。它也负责管理特定于 SCSI 的错误恢复。
中间层可以连接 SCSI 子系统的较高层和较低层。它接受对 SCSI 事务的请求并对这些请求进行排队以便处理 (如 ./linux/drivers/scsi/scsi_lib.c 中所示)。当这些命令完成后,它接受来自 LLD 的 SCSI 响应并通知较较高层此请求已经完成。
中间层最重要的职责之一是错误和超时处理。如果 SCSI 命令没有在合理的时间内完成或者 SCSI 请求返回错误,中间层就会管理错误或重新发送此请求。中间层还可管理较高层恢复,比如请求 HBA (LLD) 或 SCSI 设备重置。SCSI 错误和超时处理程序在 ./linux/drivers/scsi/scsi_error.c 内实现。
SCSI 较低层 在最低层的是一组驱动器,称为 SCSI 低层驱动器。它们是一些可与物理设备(比如 HBA)链接的特定驱动器。LLD 提供了自公共中间层到特定于设备的 HBA 的一种抽象。每个 LLD 都提供了到特定底层硬件的接口,但所使用的到中间层的接口却是一组标准接口。
较低层包含大量代码,原因是它要负责处理各种不同的 SCSI 适配器类型。例如,Fibre Channel 协议包含了针对 Emulex 和 QLogic 的各种适配器的 LLD。面向 Adaptec 和 LSI 的 SAS 适配器的 LLD 也包括在内。
Linux 和 SCSI 的未来展望 毫无疑问,SCSI 的发展前景很好,并且它会与 Linux 紧密相关。随着 SCSI 的演化,Linux 将会一如既往地为不断发展的技术提供支持。Linux 借助面向 HBA 的驱动器为新的 SAS 协议提供支持。随着协议向更快的速度发展(比如 6 Gb SAS 或 8 Gb FC),Linux 必将处在发展和部署的前沿。
您还会发现 Linux 恰恰就是新 SCSI 协议的先进之处。FCoE(Fibre Channel over Ethernet)颇值得一提。FCoE 是全双工 Ethernet 网络(通常是 1Gb 或 10Gb Ethernet)上的一种 Fibre Channel 框架的映射。FCoE 之所以重要,是因为它将主流的网络媒介与主流的企业存储协议连接起来。这种新技术必然受人瞩目,而且 Linux 也将不会例外。
针对 SCSI 的端到端数据保护也在开发中,它源于 T10 的新数据完整性标准。这个标准为每扇区都增加了一个数据完整性字段(DIF)以保护介质上的数据。这个新的 8 字节 DIF 字段包括一个循环冗余代码(CRC)用以保护数据,一个参考标签用以保护数据免遭误导写入,以及一个应用程序标签。应用程序标签特定于应用程序,并且可以定义数据的用途,例如,一个 PDF 文件的一部分。请参见 部分以获取更多信息。
结束语Linux 内核是抽象的分层结构的另一个典型示例。它将各种文件系统连接到不同的物理存储介质。若这些存储介质与 SCSI 相关,SCSI 子系统会将公共 Linux 块请求转化为针对特定底层设备的 SCSI 请求。SCSI 子系统本身在过去若干年中经历了很多变化,而且这些变化还在继续。诸如端到端数据保护这样的新技术,与 FCoE 这样的新协议一样,都在想方设法寻找与 Linux 建立关系的途径。 |