SCSI命令集如何通过ioctl发送对应的命令
SCSI和相关的命令集
所有SCSI设备都应响应INQUIRY命令，其响应的⼀部分是所谓的外围设备类型。linux内核使⽤它来决定哪个上层驱动程序控制设备。还有⼀些设备属于使⽤SCSI命令集的其他（即不被视为SCSI）传输，其主要⽰例是（S-）ATAPI CD和DVD驱动器。并⾮所有外围设备类型都映射到上层驱动程序，并且这些类型的设备通常通过SCSI generic（sg）驱动程序访问
SG_IO ioctl概述
赋予SG_IO ioctl的第三个参数是指向sg_io_hdr结构实例的指针，该结构在<scsi / sg.h>头⽂件中定义。SG_IO ioctl的执⾏可视为分三个阶段：
1. 对sg_io_hdr实例中的元数据进⾏健全性检查; 读取输⼊字段和其中⼀些字段指向的数据; 构建SCSI命令并将其发送到设备
2. 等待来⾃设备的响应，超时命令或⽤户终⽌调⽤SG_IO ioctl的进程（或线程）
3. 写⼊输出字段，并在某些情况下将数据写⼊某些字段指向的位置，然后返回
只有阶段1返回ioctl错误（即返回值-1和在errno中设置的值）。在阶段2中，应谨慎使⽤命令超时，因为设备（以及同⼀互连上的其他⼀些设备）可能最终被重置。如果⽤户终⽌调⽤SG_IO ioctl的进程或线程，那么显然阶段3从未发⽣但命令执⾏运⾏完成（或超时）并且内
核“抛弃”结果。如果该命令产⽣CW状态为CHECK CONDITION（在字段“status”中），则在阶段3中写出感测数据。
现在我们假设SCSI命令涉及将⽤户数据传输到设备或从设备传输。SCSI⼦系统不⽀持向设备进⾏真正的双向数据传输。所有数据DMA传输（假设硬件⽀持DMA）都发⽣在阶段2.但是，如果正在使⽤间接IO（即既不是直接IO也不是mmap-ed传输），则：
数据从阶段1中的⽤户空间读⼊内核缓冲区，并在阶段2或者DMA中编辑到设备
在阶段2中将数据从设备读⼊内核缓冲区并在阶段3中写⼊⽤户空间
当使⽤直接IO或mmap-ed传输时，所有⽤户数据都在阶段2中移动。如果在此类数据传输期间终⽌进程，则内核会正常处理此问题（通过固定关联的内存页直到传输完成）。
sg_io_hdr结构有22个字段（成员），但通常只需要设置少量字段。以下代码⽚段显⽰了⼀个简单的TEST UNIT READY SCSI命令的设置，它没有相关的数据传输：
unsigned char sense_b [32];
unsigned char turCmbBlk [] = {TUR_CMD，0,0,0,0,0};
struct sg_io_hdr io_hdr;
memset（＆io_hdr，0，sizeof（struct sg_io_hdr））;
io_hdr.interface_id ='S';
d_len = sizeof（turCmbBlk）;
_sb_len = sizeof（sense_b）;
io_hdr.dxfer_direction = SG_DXFER_NONE;
dp = turCmbBlk;
io_hdr.sbp = sense_b;
io_hdr.timeout = DEF_TIMEOUT;
if（ioctl（fd，SG_IO，＆io_hdr）<0）{
memset（）调⽤⾮常重要，将未使⽤的输⼊字段设置为安全值。将超时字段设置为零不是⼀个好主意; 对于⼤多数SCSI命
令，30,000（30秒）是合理的默认值。与往常⼀样，良好的错误处理会消耗更多代码。对于出现问题时产⽣“感知数据”的SCSI命令尤其如此。例如，如果在磁盘读取期间出现中等错误，则检测数据将包含故障的逻辑块地址（lba）。另⼀个错误处理⽰例是设备认为是“⾮法请求”的SCSI命令，感测数据可以显⽰它反对的命令块（通常称为“cdb”）中字段的字节和位位置。有关错误处理的⽰例，请参阅
sg3_utils包，其“
下⾯是⼀组重要的sg_io_hdr结构字段和简短的摘要：
命令块（以前称为“cdb”）：
cmdp - 指向cdb的指针（SCSI命令块）
cmd_len - cdb的长度（以字节为单位）
数据传输：
dxferp - 指向⽤户数据的指针，⽤于开始读取或开始写⼊
dxfer_len - 要传输的字节数
dxfer_direction - 是从设备读取（到⽤户存储器）还是写⼊设备（从⽤户存储器）或不传输数据：分别为
DXFER_FROM_DEV，DXFER_TO_DEV或DXFER_NONE
resid - 要传输的请求字节数（即dxfer_len）减去传输的实际数量
错误指⽰：
status - 从设备返回的SCSI状态
host_status - 来⾃主机总线适配器的错误，包括启动器（端⼝）
driver_status - 驱动程序（中级或低级驱动程序）错误和建议掩码
感知数据（仅在'status'为CHECK CONDITION或（driver_status＆DRIVER_SENSE）为真时使⽤）：
sbp - 开始将感知数据写⼊的指针
mx_sb_len - 要写⼊sbp的最⼤字节数
sb_len_wr - 写⼊sbp的实际字节数
sg_io_hdr结构中的字段在 ⽂档中有更详细的定义 。
SG_IO ioctl在sg驱动程序中
Linux内核2.4.0是第⼀个⽣成内核，SG_IO ioctl出现在SCSI通⽤（sg）驱动程序中。sg驱动程序本⾝⾃1993年以来⼀直在linux中.sg驱动程序中sg_io_hdr结构的⼀个实例可以是：
由SG_IO ioctl的第三个参数指出
UNIX write（）或read（）系统调⽤的第⼆个参数指向的，它们将sg设备节点的⽂件描述符作为其第⼀个参数
在 ⽂档描述LK 2.4系列，包括其使⽤的SG_IO IOCTL的sg驱动程序。在lk 2.4系列之前，sg驱动程序只有sg_header结构。它被⽤作异步命令接⼝，其中命令，元数据和可选的⽤户数据是通过Unix write（）系统调⽤发送的。通过Unix read（）系统调⽤接收包括错误信息（例如，感测数据）或可选的⽤户数据的相应响应。在lk 2.4系列的开头，对sg驱动程序做了两个主要的补充：
新的元数据结构（sg_io_hdr）作为原始混合元数据和数据结构的替代（sg_header）
使⽤新元数据结构并且是同步的SG_IO ioctl：它发送了⼀个SCSI命令并等待其回复
sg_io_hdr仅包含元数据，因为它包含指向数据来源位置（命令或数据输⼊）或转到（检测数据或数据输出）的位置的指针。这些指针在混合的32/64位环境中引起了问题，尤其是当⽤户应⽤程序（例如cdrecord）构建为32位且内核为64位时。lk 2.6系列有⼀个兼容层，可以通过专⽤于SG_IO ioctl的代码来处理这个问题。不幸的是，在设计sg_io_hdr结构时没有预见到这个问题。
sg驱动程序中SG_IO ioctl的⼀个重要特性是它是⽤户可中断的。这意味着在发出命令（例如，像磁盘格式的长持续时间命令）和其响应到达之间，⽤户可以在相关应⽤程序上命中控制-C。内核将保持稳定，资源将在适当的时间清除。sg驱动程序不会尝试中⽌这样⼀个“在飞⾏中”的命令，它只是抛弃响应并清理。当然，⽤户没有直接的⽅法来查明中断的命令是否成功，可能存在间接⽅式。
这⾥也可以按顺序发出警告：诸如格式之类的长持续时间命令通常会被赋予长超时值。如果⽤户中断了发送format命令的应⽤程序，则设备可能仍然忙于执⾏格式化（特别是如果未设置IMMED位）。因此，如果⽤户随后发送了诸如TEST UNIT READY或REQUEST SENSE之类的短持续时间命令来查看设备正在执⾏的操作，则这些命令可能会超时。这将调⽤SCSI⼦系统错误处理程序，该处理程序最有可能发送设备重置，从⽽中⽌格式，以引起设备的注意。这可能不是⽤户想到的！
SG_IO ioctl的差异
在下表中，sg_io_hdr结构字段按它们在该结构中出现的顺序列出。基本上，“in”字段出现在结构的顶部并在阶段1中读取。后⾯的字段被称为“out”并且由阶段3中的SG_IO实现写⼊。
表1. sg_io_hdr结构摘要和实现差异
sg_io_hdr字段进出类型不同简要描述包括实现之间的差异
interface_id在INT守卫场。当前实现仅接受“（int）'S'”。如果未设置，则sg驱动程序将errno设置为ENOSYS，⽽块层
将其设置为EINVAL
dxfer_direction在（-ve）int次要数据传输⽅向。SG_DXFER_NONE和朋友被定义为负整数，因此sg驱动程序可以区分sg_io_hdr实例
和sg_header实例。这种细微差别与SG_IO的⾮sg驱动程序使⽤⽆关。见下⽂。
cmd_len在unsigned
char
将命令长度限制为255个字节。没有SCSI命令（即使OSD中的可变长度命令）这么长（还）
max_sb_len在unsigned
mmap格式怎么打开char
驱动程序可以通过sbp指针输出的最⼤感测数据字节数
iovec_count在未签约的短
⽚是如果不是sg驱动程序且⼤于零则则SG_IO ioctl失败，并且errno设置为EOPNOTSUPP; 当此字段⼤于零时，sg驱动程序将dxferp视为指向数组struct sg_iovec的指针
dxfer_len在unsigned
int 次要要传输到设备或从设备传输的数据的字节数。与/ sys / block / <device> / queue / max_sectors_kb相关的块设备的上限
dxferp in
[*in
or
*out]⽆效*次要指向（⽤户空间）数据的指针，⽤于传输（如果从设备读取）或传输（如果写⼊设备）。当iovec_count⼤于0时，sg驱动程序中的间接进⼀步级别。
cmdp⽆符号的字
符 *指向SCSI命令的指针。如果cmdp为NULL，则sg驱动器中的SG_IO ioctl将失败，并且errno设置为EMSGSIZE；如果cmdp为⽆效，则为EFAULT; 在两种情况下，块层都将errno设置为EFAULT。
sbp进出]⽆符号的字
符 *指向⽤户数据区的指针，如果SCSI状态为CHECK CONDITION，则不会写⼊来⾃设备的max_sb_len 字节的感测数据。
timeout在unsigned
int 是
（如
果=
0）
SCSI中级等待响应的时间（以毫秒为单位）。如果该计时器在命令完成之前到期，则可以中⽌该命令，可以根据错误处理程序设置重置设备（以及可能在同⼀互连上的其他设备）。危险的东西，SG_IO ioctl ⽆法控制（通过这个界⾯）究竟会发⽣什么。在sg驱动程序中，超时值0表⽰0毫秒，在块层（当前）中表⽰60秒。
flags在unsigned
int 是块层SG_IO ioctl忽略该字段; sg驱动程序使⽤它来请求直接IO或mmap-ed传输等。这有点⾯具。
pack_id in - >
out
INT unused（⽤于⽤户空间程序标记）
usr_ptr in - >
out
⽆效*unused（⽤于⽤户空间指针标记）
status out⽆符号的字
符
SCSI命令状态，零表⽰良好
masked_status out⽆符号的字
符
逻辑上：masked_status ==（（状态＆0x3e）>> 1）。旧的Linux SCSI⼦系统使⽤情况，已弃⽤。
msg_status out⽆符号的字
符
SCSI并⾏接⼝（SPI）消息状态（⾮常旧，已弃⽤）
sb_len_wr出unsigned
short
通过sbp指针输出的感测数据的实际长度（以字节为单位）。
HOST_STATUS出unsigned
short
启动器（端⼝）报告的错误。这些是scsi.h中的“DID_ *”错误代码
DRIVER_STATUS出unsigned
short
位掩码：低级驱动程序（LLD）报告的错误和建议。这些是scsi.h中的“DRIVER_ *”错误代码
resid出INT（dxfer_len - number_of_bytes_actually_transferred）。通常仅在设备缩短DMA传输时设置。不
⼀定是错误。较旧的LLD总是产⽣零。
duration出unsigned
int 从命令注⼊SCSI中间级别到调⽤相应的“完成”回调之间经过的毫秒数。⼤致是SCSI命令的持续时间（以毫秒为单位）。
info出unsigned
int 次要位掩码指⽰已完成（或未完成）以及是否检测到任何错误。如果检测到错误，则块层SG_IO ioctl仅设置SG_INFO_CHECK
open（）考虑因素
打开设备节点时，各种驱动程序具有不同的特征。ioctl系统调⽤的⼀个问题是⽤户只需要读取权限来执⾏它，但是可以使⽤像SG_IO这样的ioctl写⼊设备（例如格式化它）。命令（操作代码）嗅探逻辑⽤于克服此安全问题。此外，SG_IO ioctl的⽤户在与sd，st或cdrom驱动程序“共享”设备时需要知道这些驱动程序中的状态机可能被欺骗。这可能是不可避免的，但SG_IO ioctl的⽤户应该采取适当的谨慎措施。
在标志为零的linux中打开⽂件意味着O_RDONLY标志，因此只读访问。所有open（）系统调⽤都可以
产⽣ENOENT（没有这样的⽂件或⽬录）; ENODEV（没有此类设备）如果⽂件存在但没有连接的设备和EACCES（权限被拒绝），如果⽤户没有适当的权限。
具有CAP_SYS_RAWIO功能的⽤户（通常与“root”⽤户关联）绕过所有命令嗅探和其他访问控制，否则将导致EACCES或EPERM错误。使⽤sg驱动程序，这样的⽤户可能仍然需要使⽤O_RDWR（⽽不是O_RDONLY）打开（）设备节点以使⽤所有SCSI命令。
表2. SG_IO ioctl⽤法的open（）标志
open（）标志sg
说
明sd
笔记
st
笔记
cdrom
笔记
评论
<⽆>或
O_RDONLY 1,23,43,53,6最好添加O_NONBLOCK。对于具有可移动介质（例如磁带驱动器）的设备，取决于是否
正在访问驱动器或其介质。
O_RDONLY
| O_NONBLOCK
1,733,133建议将SCSI命令识别为从设备读取信息
O_RDWR24,8,95,8,96,8,9再次，可以更好地添加O_NONBLOCK
O_RDWR
| O_NONBLOCK
78,98,9,138,9建议在发送任意（包括特定于供应商的）SCSI命令时
<< interaction with O_EXCL>>10111211仅在确定没有其他应⽤程序可能要访问设备（或分区）时使⽤。令⼈惊讶的应⽤程序确
实“捅”了⼀些设备。
<< interaction with
O_DIRECT>>
- - >- - >要求数据传输的扇区对齐（由sg和st忽略）
备注：
1. 在后续的SG_IO ioctl调⽤中，sg驱动程序将仅允许其allow_ops数组中的SCSI命令，其他则导致errno中的EPERM（不允许操
作）。见 。
2. 如果此sg设备节点的先前open（）仍保留O_EXCL，则此open（）等待直到它清除。
3. 在后续的SG_IO ioctl调⽤中，块层将仅允许在drivers / block / scsi_ioctl.c⽂件的verify_command（）函数中列
为“safe_for_read”的SCSI命令; 其他导致errno中的EPERM（不允许操作）。见。
4. 如果可移动介质并且不存在则产⽣ENOMEDIUM（未到介质）
5. 如果磁带不在驱动器中，则产⽣EIO（输⼊/输出错误），如果磁带“正在使⽤”，则产⽣EBUSY（资源忙）。每个st设备节点⼀次只
允许⼀个打开的⽂件描述符（尽管可以使⽤dup（））。
6. 如果托盘关闭且介质不存在则产⽣ENOMEDIUM（未到介质）; 如果托盘打开然后尝试关闭它，如果没有介质存在则产⽣
ENOMEDIUM
7. 如果此sg设备节点的先前open（）仍保留O_EXCL，则产⽣EBUSY（资源忙）。
8. 在后续的SG_IO ioctl调⽤中，块层将允许列为“safe_for_read”或“safe_for_write”的SCSI命令。对于其他SCSI命令，⽤户需
要CAP_SYS_RAWIO功能（通常与“root”⽤户关联）; 如果没有收益EPERM（不允许操作）。⾃启动以来的其他SCSI命令的第⼀个实例，向⽇志发送恼⼈的“scsi：unknown opcode”消息。
9. 如果媒体或驱动器被标记为不可写，则产⽣EROFS（只读⽂件系统）。
10. 如果sg设备节点已经有独占锁定，那么后续的打开尝试（O_EXCL）将等待，除⾮给出O_NONBLOCK，在这种情况下它会产⽣
EBUSY（资源忙）
11. 在块设备级别（它知道设备内的分区）实现。如果先前打开（O_EXCL）处于活动状态，则后续打开（O_EXCL）将产⽣EBUSY（资
源繁忙）。挂载的⽂件系统通常使⽤O_EXCL打开设备/分区; 只要使⽤SG_IO ioctl的应⽤程序也不尝试使⽤O_EXCL标志，那么它将被允许访问该设备。
12. st驱动程序不⽀持（即忽略）O_EXCL标志。但是，它只允许每个磁带设备有⼀个活动的open（）这⼀事实具有类似的功能。
13. 如果磁带“正在使⽤”，则产⽣EBUSY（资源忙）。每个st设备节点⼀次只允许⼀个打开的⽂件描述符。
O_EXCL标志在sg驱动程序和块层中具有不同的效果。在sg驱动程序中，⼀旦O_EXCL保留在设备上，所有后续的open（）尝试都将等待或产⽣EBUSY（⽆论它们是否尝试使⽤O_EXCL标志）。⼀旦在块层中成功打开分区/设备（使⽤sd或cdrom驱动程序），仅拒绝后续使⽤O_EXCL标志的open（）尝试（使⽤EBUSY）。块层中的设备上保持的O_EXCL锁定对通过sg驱动程序访问同⼀设备没有影响（反之亦然）。
在具有可移动介质的sd或cdrom设备节点上⾸次成功打开将向设备发送PREVENT ALLOW MEDIUM REMOVAL（阻⽌）SCSI命令。如果成功，这将禁⽌随后的START STOP UNIT（弹出）SCSI命令并取消激活驱动器上的弹出按钮。在紧急情况下，可以使⽤SG_IO ioctl来阻⽌此操作，例如 实⽤程序，特别是“sdparm --command = unlock”。
open（）标志O_NDELAY具有与O_NONBLOCK相同的值和含义。其他标志（如O_DIRECT，O_TRUNC和O_APPEND）对SG_IO ioctl 没有影响。
SCSI命令权限
在linux中，⽤户只需要对⽂件描述符具有读取权限即可执⾏ioctl（）系统命令。在SG_IO ioctl的情况下，可以发送显然改变设备状态的SCSI命令（例如，写⼊磁盘）。因此，SG_IO ioctl的两个实现都需要多于某些命令的读取权限，特别是那些已知可以更改设备状态或具有某些未知操作的命令（例如供应商特定命令）。
这是⼀个SCSI命令表，不需要⽤户具有写权限（或者在某些情况下，CAP_SYS_RAWIO功能通常等同于“root”⽤户）：
表3. SCSI命令最⼩权限要求
SCSI命令（草案）标准sg驱动程序
需要块层SG_IO
需要（除了st）
评论
BLANK（空⽩）MMC-4O_RDWR O_RDWR
CLOSE
TRACK/SESSION
（关闭跟踪/会话）
MMC-4O_RDWR O_RDWR
ERASE（擦除）MMC-4O_RDWR O_RDWR
FLUSH CACHE（检查FLUSH）SBC-
3，MMC-4
O_RDWR O_RDWR真的是SYNCHRONIZE CACHE命令
FORMAT UNIT (格式单位)SBC-
3，MMC-4
O_RDWR O_RDWR默认命令超时可能不够长
GET CONFIGURATION
(获取配置)
MMC-4O_RDWR O_RDONLY读取CD / DVD元数据
GET EVENT STATUS
NOTIFICATION
(获取事件状态通知)
MMC-4O_RDWR O_RDONLY

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