Merge tag 'for-linus-5.14-ofs1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / scsi / scsi_eh.rst
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 =======
4 SCSI EH
5 =======
6
7 This document describes SCSI midlayer error handling infrastructure.
8 Please refer to Documentation/scsi/scsi_mid_low_api.rst for more
9 information regarding SCSI midlayer.
10
11 .. TABLE OF CONTENTS
12
13    [1] How SCSI commands travel through the midlayer and to EH
14        [1-1] struct scsi_cmnd
15        [1-2] How do scmd's get completed?
16         [1-2-1] Completing a scmd w/ scsi_done
17         [1-2-2] Completing a scmd w/ timeout
18        [1-3] How EH takes over
19    [2] How SCSI EH works
20        [2-1] EH through fine-grained callbacks
21         [2-1-1] Overview
22         [2-1-2] Flow of scmds through EH
23         [2-1-3] Flow of control
24        [2-2] EH through transportt->eh_strategy_handler()
25         [2-2-1] Pre transportt->eh_strategy_handler() SCSI midlayer conditions
26         [2-2-2] Post transportt->eh_strategy_handler() SCSI midlayer conditions
27         [2-2-3] Things to consider
28
29
30 1. How SCSI commands travel through the midlayer and to EH
31 ==========================================================
32
33 1.1 struct scsi_cmnd
34 --------------------
35
36 Each SCSI command is represented with struct scsi_cmnd (== scmd).  A
37 scmd has two list_head's to link itself into lists.  The two are
38 scmd->list and scmd->eh_entry.  The former is used for free list or
39 per-device allocated scmd list and not of much interest to this EH
40 discussion.  The latter is used for completion and EH lists and unless
41 otherwise stated scmds are always linked using scmd->eh_entry in this
42 discussion.
43
44
45 1.2 How do scmd's get completed?
46 --------------------------------
47
48 Once LLDD gets hold of a scmd, either the LLDD will complete the
49 command by calling scsi_done callback passed from midlayer when
50 invoking hostt->queuecommand() or the block layer will time it out.
51
52
53 1.2.1 Completing a scmd w/ scsi_done
54 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
55
56 For all non-EH commands, scsi_done() is the completion callback.  It
57 just calls blk_complete_request() to delete the block layer timer and
58 raise SCSI_SOFTIRQ
59
60 SCSI_SOFTIRQ handler scsi_softirq calls scsi_decide_disposition() to
61 determine what to do with the command.  scsi_decide_disposition()
62 looks at the scmd->result value and sense data to determine what to do
63 with the command.
64
65  - SUCCESS
66
67         scsi_finish_command() is invoked for the command.  The
68         function does some maintenance chores and then calls
69         scsi_io_completion() to finish the I/O.
70         scsi_io_completion() then notifies the block layer on
71         the completed request by calling blk_end_request and
72         friends or figures out what to do with the remainder
73         of the data in case of an error.
74
75  - NEEDS_RETRY
76
77  - ADD_TO_MLQUEUE
78
79         scmd is requeued to blk queue.
80
81  - otherwise
82
83         scsi_eh_scmd_add(scmd) is invoked for the command.  See
84         [1-3] for details of this function.
85
86
87 1.2.2 Completing a scmd w/ timeout
88 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
89
90 The timeout handler is scsi_times_out().  When a timeout occurs, this
91 function
92
93  1. invokes optional hostt->eh_timed_out() callback.  Return value can
94     be one of
95
96     - BLK_EH_RESET_TIMER
97         This indicates that more time is required to finish the
98         command.  Timer is restarted.  This action is counted as a
99         retry and only allowed scmd->allowed + 1(!) times.  Once the
100         limit is reached, action for BLK_EH_DONE is taken instead.
101
102     - BLK_EH_DONE
103         eh_timed_out() callback did not handle the command.
104         Step #2 is taken.
105
106  2. scsi_abort_command() is invoked to schedule an asynchrous abort.
107     Asynchronous abort are not invoked for commands which the
108     SCSI_EH_ABORT_SCHEDULED flag is set (this indicates that the command
109     already had been aborted once, and this is a retry which failed),
110     or when the EH deadline is expired. In these case Step #3 is taken.
111
112  3. scsi_eh_scmd_add(scmd, SCSI_EH_CANCEL_CMD) is invoked for the
113     command.  See [1-4] for more information.
114
115 1.3 Asynchronous command aborts
116 -------------------------------
117
118  After a timeout occurs a command abort is scheduled from
119  scsi_abort_command(). If the abort is successful the command
120  will either be retried (if the number of retries is not exhausted)
121  or terminated with DID_TIME_OUT.
122
123  Otherwise scsi_eh_scmd_add() is invoked for the command.
124  See [1-4] for more information.
125
126 1.4 How EH takes over
127 ---------------------
128
129 scmds enter EH via scsi_eh_scmd_add(), which does the following.
130
131  1. Links scmd->eh_entry to shost->eh_cmd_q
132
133  2. Sets SHOST_RECOVERY bit in shost->shost_state
134
135  3. Increments shost->host_failed
136
137  4. Wakes up SCSI EH thread if shost->host_busy == shost->host_failed
138
139 As can be seen above, once any scmd is added to shost->eh_cmd_q,
140 SHOST_RECOVERY shost_state bit is turned on.  This prevents any new
141 scmd to be issued from blk queue to the host; eventually, all scmds on
142 the host either complete normally, fail and get added to eh_cmd_q, or
143 time out and get added to shost->eh_cmd_q.
144
145 If all scmds either complete or fail, the number of in-flight scmds
146 becomes equal to the number of failed scmds - i.e. shost->host_busy ==
147 shost->host_failed.  This wakes up SCSI EH thread.  So, once woken up,
148 SCSI EH thread can expect that all in-flight commands have failed and
149 are linked on shost->eh_cmd_q.
150
151 Note that this does not mean lower layers are quiescent.  If a LLDD
152 completed a scmd with error status, the LLDD and lower layers are
153 assumed to forget about the scmd at that point.  However, if a scmd
154 has timed out, unless hostt->eh_timed_out() made lower layers forget
155 about the scmd, which currently no LLDD does, the command is still
156 active as long as lower layers are concerned and completion could
157 occur at any time.  Of course, all such completions are ignored as the
158 timer has already expired.
159
160 We'll talk about how SCSI EH takes actions to abort - make LLDD
161 forget about - timed out scmds later.
162
163
164 2. How SCSI EH works
165 ====================
166
167 LLDD's can implement SCSI EH actions in one of the following two
168 ways.
169
170  - Fine-grained EH callbacks
171         LLDD can implement fine-grained EH callbacks and let SCSI
172         midlayer drive error handling and call appropriate callbacks.
173         This will be discussed further in [2-1].
174
175  - eh_strategy_handler() callback
176         This is one big callback which should perform whole error
177         handling.  As such, it should do all chores the SCSI midlayer
178         performs during recovery.  This will be discussed in [2-2].
179
180 Once recovery is complete, SCSI EH resumes normal operation by
181 calling scsi_restart_operations(), which
182
183  1. Checks if door locking is needed and locks door.
184
185  2. Clears SHOST_RECOVERY shost_state bit
186
187  3. Wakes up waiters on shost->host_wait.  This occurs if someone
188     calls scsi_block_when_processing_errors() on the host.
189     (*QUESTION* why is it needed?  All operations will be blocked
190     anyway after it reaches blk queue.)
191
192  4. Kicks queues in all devices on the host in the asses
193
194
195 2.1 EH through fine-grained callbacks
196 -------------------------------------
197
198 2.1.1 Overview
199 ^^^^^^^^^^^^^^
200
201 If eh_strategy_handler() is not present, SCSI midlayer takes charge
202 of driving error handling.  EH's goals are two - make LLDD, host and
203 device forget about timed out scmds and make them ready for new
204 commands.  A scmd is said to be recovered if the scmd is forgotten by
205 lower layers and lower layers are ready to process or fail the scmd
206 again.
207
208 To achieve these goals, EH performs recovery actions with increasing
209 severity.  Some actions are performed by issuing SCSI commands and
210 others are performed by invoking one of the following fine-grained
211 hostt EH callbacks.  Callbacks may be omitted and omitted ones are
212 considered to fail always.
213
214 ::
215
216     int (* eh_abort_handler)(struct scsi_cmnd *);
217     int (* eh_device_reset_handler)(struct scsi_cmnd *);
218     int (* eh_bus_reset_handler)(struct scsi_cmnd *);
219     int (* eh_host_reset_handler)(struct scsi_cmnd *);
220
221 Higher-severity actions are taken only when lower-severity actions
222 cannot recover some of failed scmds.  Also, note that failure of the
223 highest-severity action means EH failure and results in offlining of
224 all unrecovered devices.
225
226 During recovery, the following rules are followed
227
228  - Recovery actions are performed on failed scmds on the to do list,
229    eh_work_q.  If a recovery action succeeds for a scmd, recovered
230    scmds are removed from eh_work_q.
231
232    Note that single recovery action on a scmd can recover multiple
233    scmds.  e.g. resetting a device recovers all failed scmds on the
234    device.
235
236  - Higher severity actions are taken iff eh_work_q is not empty after
237    lower severity actions are complete.
238
239  - EH reuses failed scmds to issue commands for recovery.  For
240    timed-out scmds, SCSI EH ensures that LLDD forgets about a scmd
241    before reusing it for EH commands.
242
243 When a scmd is recovered, the scmd is moved from eh_work_q to EH
244 local eh_done_q using scsi_eh_finish_cmd().  After all scmds are
245 recovered (eh_work_q is empty), scsi_eh_flush_done_q() is invoked to
246 either retry or error-finish (notify upper layer of failure) recovered
247 scmds.
248
249 scmds are retried iff its sdev is still online (not offlined during
250 EH), REQ_FAILFAST is not set and ++scmd->retries is less than
251 scmd->allowed.
252
253
254 2.1.2 Flow of scmds through EH
255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
256
257  1. Error completion / time out
258
259     :ACTION: scsi_eh_scmd_add() is invoked for scmd
260
261         - add scmd to shost->eh_cmd_q
262         - set SHOST_RECOVERY
263         - shost->host_failed++
264
265     :LOCKING: shost->host_lock
266
267  2. EH starts
268
269     :ACTION: move all scmds to EH's local eh_work_q.  shost->eh_cmd_q
270              is cleared.
271
272     :LOCKING: shost->host_lock (not strictly necessary, just for
273              consistency)
274
275  3. scmd recovered
276
277     :ACTION: scsi_eh_finish_cmd() is invoked to EH-finish scmd
278
279         - scsi_setup_cmd_retry()
280         - move from local eh_work_q to local eh_done_q
281
282     :LOCKING: none
283
284     :CONCURRENCY: at most one thread per separate eh_work_q to
285                   keep queue manipulation lockless
286
287  4. EH completes
288
289     :ACTION: scsi_eh_flush_done_q() retries scmds or notifies upper
290              layer of failure. May be called concurrently but must have
291              a no more than one thread per separate eh_work_q to
292              manipulate the queue locklessly
293
294              - scmd is removed from eh_done_q and scmd->eh_entry is cleared
295              - if retry is necessary, scmd is requeued using
296                scsi_queue_insert()
297              - otherwise, scsi_finish_command() is invoked for scmd
298              - zero shost->host_failed
299
300     :LOCKING: queue or finish function performs appropriate locking
301
302
303 2.1.3 Flow of control
304 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
305
306  EH through fine-grained callbacks start from scsi_unjam_host().
307
308 ``scsi_unjam_host``
309
310     1. Lock shost->host_lock, splice_init shost->eh_cmd_q into local
311        eh_work_q and unlock host_lock.  Note that shost->eh_cmd_q is
312        cleared by this action.
313
314     2. Invoke scsi_eh_get_sense.
315
316     ``scsi_eh_get_sense``
317
318         This action is taken for each error-completed
319         (!SCSI_EH_CANCEL_CMD) commands without valid sense data.  Most
320         SCSI transports/LLDDs automatically acquire sense data on
321         command failures (autosense).  Autosense is recommended for
322         performance reasons and as sense information could get out of
323         sync between occurrence of CHECK CONDITION and this action.
324
325         Note that if autosense is not supported, scmd->sense_buffer
326         contains invalid sense data when error-completing the scmd
327         with scsi_done().  scsi_decide_disposition() always returns
328         FAILED in such cases thus invoking SCSI EH.  When the scmd
329         reaches here, sense data is acquired and
330         scsi_decide_disposition() is called again.
331
332         1. Invoke scsi_request_sense() which issues REQUEST_SENSE
333            command.  If fails, no action.  Note that taking no action
334            causes higher-severity recovery to be taken for the scmd.
335
336         2. Invoke scsi_decide_disposition() on the scmd
337
338            - SUCCESS
339                 scmd->retries is set to scmd->allowed preventing
340                 scsi_eh_flush_done_q() from retrying the scmd and
341                 scsi_eh_finish_cmd() is invoked.
342
343            - NEEDS_RETRY
344                 scsi_eh_finish_cmd() invoked
345
346            - otherwise
347                 No action.
348
349     3. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_abort_cmds().
350
351     ``scsi_eh_abort_cmds``
352
353         This action is taken for each timed out command when
354         no_async_abort is enabled in the host template.
355         hostt->eh_abort_handler() is invoked for each scmd.  The
356         handler returns SUCCESS if it has succeeded to make LLDD and
357         all related hardware forget about the scmd.
358
359         If a timedout scmd is successfully aborted and the sdev is
360         either offline or ready, scsi_eh_finish_cmd() is invoked for
361         the scmd.  Otherwise, the scmd is left in eh_work_q for
362         higher-severity actions.
363
364         Note that both offline and ready status mean that the sdev is
365         ready to process new scmds, where processing also implies
366         immediate failing; thus, if a sdev is in one of the two
367         states, no further recovery action is needed.
368
369         Device readiness is tested using scsi_eh_tur() which issues
370         TEST_UNIT_READY command.  Note that the scmd must have been
371         aborted successfully before reusing it for TEST_UNIT_READY.
372
373     4. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_ready_devs()
374
375     ``scsi_eh_ready_devs``
376
377         This function takes four increasingly more severe measures to
378         make failed sdevs ready for new commands.
379
380         1. Invoke scsi_eh_stu()
381
382         ``scsi_eh_stu``
383
384             For each sdev which has failed scmds with valid sense data
385             of which scsi_check_sense()'s verdict is FAILED,
386             START_STOP_UNIT command is issued w/ start=1.  Note that
387             as we explicitly choose error-completed scmds, it is known
388             that lower layers have forgotten about the scmd and we can
389             reuse it for STU.
390
391             If STU succeeds and the sdev is either offline or ready,
392             all failed scmds on the sdev are EH-finished with
393             scsi_eh_finish_cmd().
394
395             *NOTE* If hostt->eh_abort_handler() isn't implemented or
396             failed, we may still have timed out scmds at this point
397             and STU doesn't make lower layers forget about those
398             scmds.  Yet, this function EH-finish all scmds on the sdev
399             if STU succeeds leaving lower layers in an inconsistent
400             state.  It seems that STU action should be taken only when
401             a sdev has no timed out scmd.
402
403         2. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_bus_device_reset().
404
405         ``scsi_eh_bus_device_reset``
406
407             This action is very similar to scsi_eh_stu() except that,
408             instead of issuing STU, hostt->eh_device_reset_handler()
409             is used.  Also, as we're not issuing SCSI commands and
410             resetting clears all scmds on the sdev, there is no need
411             to choose error-completed scmds.
412
413         3. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_bus_reset()
414
415         ``scsi_eh_bus_reset``
416
417             hostt->eh_bus_reset_handler() is invoked for each channel
418             with failed scmds.  If bus reset succeeds, all failed
419             scmds on all ready or offline sdevs on the channel are
420             EH-finished.
421
422         4. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_host_reset()
423
424         ``scsi_eh_host_reset``
425
426             This is the last resort.  hostt->eh_host_reset_handler()
427             is invoked.  If host reset succeeds, all failed scmds on
428             all ready or offline sdevs on the host are EH-finished.
429
430         5. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_offline_sdevs()
431
432         ``scsi_eh_offline_sdevs``
433
434             Take all sdevs which still have unrecovered scmds offline
435             and EH-finish the scmds.
436
437     5. Invoke scsi_eh_flush_done_q().
438
439         ``scsi_eh_flush_done_q``
440
441             At this point all scmds are recovered (or given up) and
442             put on eh_done_q by scsi_eh_finish_cmd().  This function
443             flushes eh_done_q by either retrying or notifying upper
444             layer of failure of the scmds.
445
446
447 2.2 EH through transportt->eh_strategy_handler()
448 ------------------------------------------------
449
450 transportt->eh_strategy_handler() is invoked in the place of
451 scsi_unjam_host() and it is responsible for whole recovery process.
452 On completion, the handler should have made lower layers forget about
453 all failed scmds and either ready for new commands or offline.  Also,
454 it should perform SCSI EH maintenance chores to maintain integrity of
455 SCSI midlayer.  IOW, of the steps described in [2-1-2], all steps
456 except for #1 must be implemented by eh_strategy_handler().
457
458
459 2.2.1 Pre transportt->eh_strategy_handler() SCSI midlayer conditions
460 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
461
462  The following conditions are true on entry to the handler.
463
464  - Each failed scmd's eh_flags field is set appropriately.
465
466  - Each failed scmd is linked on scmd->eh_cmd_q by scmd->eh_entry.
467
468  - SHOST_RECOVERY is set.
469
470  - shost->host_failed == shost->host_busy
471
472
473 2.2.2 Post transportt->eh_strategy_handler() SCSI midlayer conditions
474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
475
476  The following conditions must be true on exit from the handler.
477
478  - shost->host_failed is zero.
479
480  - Each scmd is in such a state that scsi_setup_cmd_retry() on the
481    scmd doesn't make any difference.
482
483  - shost->eh_cmd_q is cleared.
484
485  - Each scmd->eh_entry is cleared.
486
487  - Either scsi_queue_insert() or scsi_finish_command() is called on
488    each scmd.  Note that the handler is free to use scmd->retries and
489    ->allowed to limit the number of retries.
490
491
492 2.2.3 Things to consider
493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
494
495  - Know that timed out scmds are still active on lower layers.  Make
496    lower layers forget about them before doing anything else with
497    those scmds.
498
499  - For consistency, when accessing/modifying shost data structure,
500    grab shost->host_lock.
501
502  - On completion, each failed sdev must have forgotten about all
503    active scmds.
504
505  - On completion, each failed sdev must be ready for new commands or
506    offline.
507
508
509 Tejun Heo
510 htejun@gmail.com
511
512 11th September 2005