Documentation/scsi/libsas.rst

   1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2
   3 =========
   4 SAS Layer
   5 =========
   6
   7 The SAS Layer is a management infrastructure which manages
   8 SAS LLDDs.  It sits between SCSI Core and SAS LLDDs.  The
   9 layout is as follows: while SCSI Core is concerned with
  10 SAM/SPC issues, and a SAS LLDD+sequencer is concerned with
  11 phy/OOB/link management, the SAS layer is concerned with:
  12
  13       * SAS Phy/Port/HA event management (LLDD generates,
  14         SAS Layer processes),
  15       * SAS Port management (creation/destruction),
  16       * SAS Domain discovery and revalidation,
  17       * SAS Domain device management,
  18       * SCSI Host registration/unregistration,
  19       * Device registration with SCSI Core (SAS) or libata
  20         (SATA), and
  21       * Expander management and exporting expander control
  22         to user space.
  23
  24 A SAS LLDD is a PCI device driver.  It is concerned with
  25 phy/OOB management, and vendor specific tasks and generates
  26 events to the SAS layer.
  27
  28 The SAS Layer does most SAS tasks as outlined in the SAS 1.1
  29 spec.
  30
  31 The sas_ha_struct describes the SAS LLDD to the SAS layer.
  32 Most of it is used by the SAS Layer but a few fields need to
  33 be initialized by the LLDDs.
  34
  35 After initializing your hardware, from the probe() function
  36 you call sas_register_ha(). It will register your LLDD with
  37 the SCSI subsystem, creating a SCSI host and it will
  38 register your SAS driver with the sysfs SAS tree it creates.
  39 It will then return.  Then you enable your phys to actually
  40 start OOB (at which point your driver will start calling the
  41 notify_* event callbacks).
  42
  43 Structure descriptions
  44 ======================
  45
  46 ``struct sas_phy``
  47 ------------------
  48
  49 Normally this is statically embedded to your driver's
  50 phy structure::
  51
  52     struct my_phy {
  53             blah;
  54             struct sas_phy sas_phy;
  55             bleh;
  56     };
  57
  58 And then all the phys are an array of my_phy in your HA
  59 struct (shown below).
  60
  61 Then as you go along and initialize your phys you also
  62 initialize the sas_phy struct, along with your own
  63 phy structure.
  64
  65 In general, the phys are managed by the LLDD and the ports
  66 are managed by the SAS layer.  So the phys are initialized
  67 and updated by the LLDD and the ports are initialized and
  68 updated by the SAS layer.
  69
  70 There is a scheme where the LLDD can RW certain fields,
  71 and the SAS layer can only read such ones, and vice versa.
  72 The idea is to avoid unnecessary locking.
  73
  74 enabled
  75     - must be set (0/1)
  76
  77 id
  78     - must be set [0,MAX_PHYS)]
  79
  80 class, proto, type, role, oob_mode, linkrate
  81     - must be set
  82
  83 oob_mode
  84     - you set this when OOB has finished and then notify
  85       the SAS Layer.
  86
  87 sas_addr
  88     - this normally points to an array holding the sas
  89       address of the phy, possibly somewhere in your my_phy
  90       struct.
  91
  92 attached_sas_addr
  93     - set this when you (LLDD) receive an
  94       IDENTIFY frame or a FIS frame, _before_ notifying the SAS
  95       layer.  The idea is that sometimes the LLDD may want to fake
  96       or provide a different SAS address on that phy/port and this
  97       allows it to do this.  At best you should copy the sas
  98       address from the IDENTIFY frame or maybe generate a SAS
  99       address for SATA directly attached devices.  The Discover
 100       process may later change this.
 101
 102 frame_rcvd
 103     - this is where you copy the IDENTIFY/FIS frame
 104       when you get it; you lock, copy, set frame_rcvd_size and
 105       unlock the lock, and then call the event.  It is a pointer
 106       since there's no way to know your hw frame size _exactly_,
 107       so you define the actual array in your phy struct and let
 108       this pointer point to it.  You copy the frame from your
 109       DMAable memory to that area holding the lock.
 110
 111 sas_prim
 112     - this is where primitives go when they're
 113       received.  See sas.h. Grab the lock, set the primitive,
 114       release the lock, notify.
 115
 116 port
 117     - this points to the sas_port if the phy belongs
 118       to a port -- the LLDD only reads this. It points to the
 119       sas_port this phy is part of.  Set by the SAS Layer.
 120
 121 ha
 122     - may be set; the SAS layer sets it anyway.
 123
 124 lldd_phy
 125     - you should set this to point to your phy so you
 126       can find your way around faster when the SAS layer calls one
 127       of your callbacks and passes you a phy.  If the sas_phy is
 128       embedded you can also use container_of -- whatever you
 129       prefer.
 130
 131
 132 ``struct sas_port``
 133 -------------------
 134
 135 The LLDD doesn't set any fields of this struct -- it only
 136 reads them.  They should be self explanatory.
 137
 138 phy_mask is 32 bit, this should be enough for now, as I
 139 haven't heard of a HA having more than 8 phys.
 140
 141 lldd_port
 142     - I haven't found use for that -- maybe other
 143       LLDD who wish to have internal port representation can make
 144       use of this.
 145
 146 ``struct sas_ha_struct``
 147 ------------------------
 148
 149 It normally is statically declared in your own LLDD
 150 structure describing your adapter::
 151
 152     struct my_sas_ha {
 153         blah;
 154         struct sas_ha_struct sas_ha;
 155         struct my_phy phys[MAX_PHYS];
 156         struct sas_port sas_ports[MAX_PHYS]; /* (1) */
 157         bleh;
 158     };
 159
 160     (1) If your LLDD doesn't have its own port representation.
 161
 162 What needs to be initialized (sample function given below).
 163
 164 pcidev
 165 ^^^^^^
 166
 167 sas_addr
 168        - since the SAS layer doesn't want to mess with
 169          memory allocation, etc, this points to statically
 170          allocated array somewhere (say in your host adapter
 171          structure) and holds the SAS address of the host
 172          adapter as given by you or the manufacturer, etc.
 173
 174 sas_port
 175 ^^^^^^^^
 176
 177 sas_phy
 178       - an array of pointers to structures. (see
 179         note above on sas_addr).
 180         These must be set.  See more notes below.
 181
 182 num_phys
 183        - the number of phys present in the sas_phy array,
 184          and the number of ports present in the sas_port
 185          array.  There can be a maximum num_phys ports (one per
 186          port) so we drop the num_ports, and only use
 187          num_phys.
 188
 189 The event interface::
 190
 191         /* LLDD calls these to notify the class of an event. */
 192         void sas_notify_port_event(struct sas_phy *, enum port_event, gfp_t);
 193         void sas_notify_phy_event(struct sas_phy *, enum phy_event, gfp_t);
 194
 195 The port notification::
 196
 197         /* The class calls these to notify the LLDD of an event. */
 198         void (*lldd_port_formed)(struct sas_phy *);
 199         void (*lldd_port_deformed)(struct sas_phy *);
 200
 201 If the LLDD wants notification when a port has been formed
 202 or deformed it sets those to a function satisfying the type.
 203
 204 A SAS LLDD should also implement at least one of the Task
 205 Management Functions (TMFs) described in SAM::
 206
 207         /* Task Management Functions. Must be called from process context. */
 208         int (*lldd_abort_task)(struct sas_task *);
 209         int (*lldd_abort_task_set)(struct domain_device *, u8 *lun);
 210         int (*lldd_clear_task_set)(struct domain_device *, u8 *lun);
 211         int (*lldd_I_T_nexus_reset)(struct domain_device *);
 212         int (*lldd_lu_reset)(struct domain_device *, u8 *lun);
 213         int (*lldd_query_task)(struct sas_task *);
 214
 215 For more information please read SAM from T10.org.
 216
 217 Port and Adapter management::
 218
 219         /* Port and Adapter management */
 220         int (*lldd_clear_nexus_port)(struct sas_port *);
 221         int (*lldd_clear_nexus_ha)(struct sas_ha_struct *);
 222
 223 A SAS LLDD should implement at least one of those.
 224
 225 Phy management::
 226
 227         /* Phy management */
 228         int (*lldd_control_phy)(struct sas_phy *, enum phy_func);
 229
 230 lldd_ha
 231     - set this to point to your HA struct. You can also
 232       use container_of if you embedded it as shown above.
 233
 234 A sample initialization and registration function
 235 can look like this (called last thing from probe())
 236 *but* before you enable the phys to do OOB::
 237
 238     static int register_sas_ha(struct my_sas_ha *my_ha)
 239     {
 240             int i;
 241             static struct sas_phy   *sas_phys[MAX_PHYS];
 242             static struct sas_port  *sas_ports[MAX_PHYS];
 243
 244             my_ha->sas_ha.sas_addr = &my_ha->sas_addr[0];
 245
 246             for (i = 0; i < MAX_PHYS; i++) {
 247                     sas_phys[i] = &my_ha->phys[i].sas_phy;
 248                     sas_ports[i] = &my_ha->sas_ports[i];
 249             }
 250
 251             my_ha->sas_ha.sas_phy  = sas_phys;
 252             my_ha->sas_ha.sas_port = sas_ports;
 253             my_ha->sas_ha.num_phys = MAX_PHYS;
 254
 255             my_ha->sas_ha.lldd_port_formed = my_port_formed;
 256
 257             my_ha->sas_ha.lldd_dev_found = my_dev_found;
 258             my_ha->sas_ha.lldd_dev_gone = my_dev_gone;
 259
 260             my_ha->sas_ha.lldd_execute_task = my_execute_task;
 261
 262             my_ha->sas_ha.lldd_abort_task     = my_abort_task;
 263             my_ha->sas_ha.lldd_abort_task_set = my_abort_task_set;
 264             my_ha->sas_ha.lldd_clear_task_set = my_clear_task_set;
 265             my_ha->sas_ha.lldd_I_T_nexus_reset= NULL; (2)
 266             my_ha->sas_ha.lldd_lu_reset       = my_lu_reset;
 267             my_ha->sas_ha.lldd_query_task     = my_query_task;
 268
 269             my_ha->sas_ha.lldd_clear_nexus_port = my_clear_nexus_port;
 270             my_ha->sas_ha.lldd_clear_nexus_ha = my_clear_nexus_ha;
 271
 272             my_ha->sas_ha.lldd_control_phy = my_control_phy;
 273
 274             return sas_register_ha(&my_ha->sas_ha);
 275     }
 276
 277 (2) SAS 1.1 does not define I_T Nexus Reset TMF.
 278
 279 Events
 280 ======
 281
 282 Events are **the only way** a SAS LLDD notifies the SAS layer
 283 of anything.  There is no other method or way a LLDD to tell
 284 the SAS layer of anything happening internally or in the SAS
 285 domain.
 286
 287 Phy events::
 288
 289         PHYE_LOSS_OF_SIGNAL, (C)
 290         PHYE_OOB_DONE,
 291         PHYE_OOB_ERROR,      (C)
 292         PHYE_SPINUP_HOLD.
 293
 294 Port events, passed on a _phy_::
 295
 296         PORTE_BYTES_DMAED,      (M)
 297         PORTE_BROADCAST_RCVD,   (E)
 298         PORTE_LINK_RESET_ERR,   (C)
 299         PORTE_TIMER_EVENT,      (C)
 300         PORTE_HARD_RESET.
 301
 302 Host Adapter event:
 303         HAE_RESET
 304
 305 A SAS LLDD should be able to generate
 306
 307         - at least one event from group C (choice),
 308         - events marked M (mandatory) are mandatory (only one),
 309         - events marked E (expander) if it wants the SAS layer
 310           to handle domain revalidation (only one such).
 311         - Unmarked events are optional.
 312
 313 Meaning:
 314
 315 HAE_RESET
 316     - when your HA got internal error and was reset.
 317
 318 PORTE_BYTES_DMAED
 319     - on receiving an IDENTIFY/FIS frame
 320
 321 PORTE_BROADCAST_RCVD
 322     - on receiving a primitive
 323
 324 PORTE_LINK_RESET_ERR
 325     - timer expired, loss of signal, loss of DWS, etc. [1]_
 326
 327 PORTE_TIMER_EVENT
 328     - DWS reset timeout timer expired [1]_
 329
 330 PORTE_HARD_RESET
 331     - Hard Reset primitive received.
 332
 333 PHYE_LOSS_OF_SIGNAL
 334     - the device is gone [1]_
 335
 336 PHYE_OOB_DONE
 337     - OOB went fine and oob_mode is valid
 338
 339 PHYE_OOB_ERROR
 340     - Error while doing OOB, the device probably
 341       got disconnected. [1]_
 342
 343 PHYE_SPINUP_HOLD
 344     - SATA is present, COMWAKE not sent.
 345
 346 .. [1] should set/clear the appropriate fields in the phy,
 347        or alternatively call the inlined sas_phy_disconnected()
 348        which is just a helper, from their tasklet.
 349
 350 The Execute Command SCSI RPC::
 351
 352         int (*lldd_execute_task)(struct sas_task *, gfp_t gfp_flags);
 353
 354 Used to queue a task to the SAS LLDD.  @task is the task to be executed.
 355 @gfp_mask is the gfp_mask defining the context of the caller.
 356
 357 This function should implement the Execute Command SCSI RPC,
 358
 359 That is, when lldd_execute_task() is called, the command
 360 go out on the transport *immediately*.  There is *no*
 361 queuing of any sort and at any level in a SAS LLDD.
 362
 363 Returns:
 364
 365    * -SAS_QUEUE_FULL, -ENOMEM, nothing was queued;
 366    * 0, the task(s) were queued.
 367
 368 ::
 369
 370     struct sas_task {
 371             dev -- the device this task is destined to
 372             task_proto -- _one_ of enum sas_proto
 373             scatter -- pointer to scatter gather list array
 374             num_scatter -- number of elements in scatter
 375             total_xfer_len -- total number of bytes expected to be transferred
 376             data_dir -- PCI_DMA_...
 377             task_done -- callback when the task has finished execution
 378     };
 379
 380 Discovery
 381 =========
 382
 383 The sysfs tree has the following purposes:
 384
 385     a) It shows you the physical layout of the SAS domain at
 386        the current time, i.e. how the domain looks in the
 387        physical world right now.
 388     b) Shows some device parameters _at_discovery_time_.
 389
 390 This is a link to the tree(1) program, very useful in
 391 viewing the SAS domain:
 392 ftp://mama.indstate.edu/linux/tree/
 393
 394 I expect user space applications to actually create a
 395 graphical interface of this.
 396
 397 That is, the sysfs domain tree doesn't show or keep state if
 398 you e.g., change the meaning of the READY LED MEANING
 399 setting, but it does show you the current connection status
 400 of the domain device.
 401
 402 Keeping internal device state changes is responsibility of
 403 upper layers (Command set drivers) and user space.
 404
 405 When a device or devices are unplugged from the domain, this
 406 is reflected in the sysfs tree immediately, and the device(s)
 407 removed from the system.
 408
 409 The structure domain_device describes any device in the SAS
 410 domain.  It is completely managed by the SAS layer.  A task
 411 points to a domain device, this is how the SAS LLDD knows
 412 where to send the task(s) to.  A SAS LLDD only reads the
 413 contents of the domain_device structure, but it never creates
 414 or destroys one.
 415
 416 Expander management from User Space
 417 ===================================
 418
 419 In each expander directory in sysfs, there is a file called
 420 "smp_portal".  It is a binary sysfs attribute file, which
 421 implements an SMP portal (Note: this is *NOT* an SMP port),
 422 to which user space applications can send SMP requests and
 423 receive SMP responses.
 424
 425 Functionality is deceptively simple:
 426
 427 1. Build the SMP frame you want to send. The format and layout
 428    is described in the SAS spec.  Leave the CRC field equal 0.
 429
 430 open(2)
 431
 432 2. Open the expander's SMP portal sysfs file in RW mode.
 433
 434 write(2)
 435
 436 3. Write the frame you built in 1.
 437
 438 read(2)
 439
 440 4. Read the amount of data you expect to receive for the frame you built.
 441    If you receive different amount of data you expected to receive,
 442    then there was some kind of error.
 443
 444 close(2)
 445
 446 All this process is shown in detail in the function do_smp_func()
 447 and its callers, in the file "expander_conf.c".
 448
 449 The kernel functionality is implemented in the file
 450 "sas_expander.c".
 451
 452 The program "expander_conf.c" implements this. It takes one
 453 argument, the sysfs file name of the SMP portal to the
 454 expander, and gives expander information, including routing
 455 tables.
 456
 457 The SMP portal gives you complete control of the expander,
 458 so please be careful.