Merge tag 'iwlwifi-next-for-kalle-2014-12-30' of https://git.kernel.org/pub/scm/linux...
[cascardo/linux.git] / Documentation / scsi / scsi_eh.txt
1
2 SCSI EH
3 ======================================
4
5  This document describes SCSI midlayer error handling infrastructure.
6 Please refer to Documentation/scsi/scsi_mid_low_api.txt for more
7 information regarding SCSI midlayer.
8
9 TABLE OF CONTENTS
10
11 [1] How SCSI commands travel through the midlayer and to EH
12     [1-1] struct scsi_cmnd
13     [1-2] How do scmd's get completed?
14         [1-2-1] Completing a scmd w/ scsi_done
15         [1-2-2] Completing a scmd w/ timeout
16     [1-3] How EH takes over
17 [2] How SCSI EH works
18     [2-1] EH through fine-grained callbacks
19         [2-1-1] Overview
20         [2-1-2] Flow of scmds through EH
21         [2-1-3] Flow of control
22     [2-2] EH through transportt->eh_strategy_handler()
23         [2-2-1] Pre transportt->eh_strategy_handler() SCSI midlayer conditions
24         [2-2-2] Post transportt->eh_strategy_handler() SCSI midlayer conditions
25         [2-2-3] Things to consider
26
27
28 [1] How SCSI commands travel through the midlayer and to EH
29
30 [1-1] struct scsi_cmnd
31
32  Each SCSI command is represented with struct scsi_cmnd (== scmd).  A
33 scmd has two list_head's to link itself into lists.  The two are
34 scmd->list and scmd->eh_entry.  The former is used for free list or
35 per-device allocated scmd list and not of much interest to this EH
36 discussion.  The latter is used for completion and EH lists and unless
37 otherwise stated scmds are always linked using scmd->eh_entry in this
38 discussion.
39
40
41 [1-2] How do scmd's get completed?
42
43  Once LLDD gets hold of a scmd, either the LLDD will complete the
44 command by calling scsi_done callback passed from midlayer when
45 invoking hostt->queuecommand() or the block layer will time it out.
46
47
48 [1-2-1] Completing a scmd w/ scsi_done
49
50  For all non-EH commands, scsi_done() is the completion callback.  It
51 just calls blk_complete_request() to delete the block layer timer and
52 raise SCSI_SOFTIRQ
53
54  SCSI_SOFTIRQ handler scsi_softirq calls scsi_decide_disposition() to
55 determine what to do with the command.  scsi_decide_disposition()
56 looks at the scmd->result value and sense data to determine what to do
57 with the command.
58
59  - SUCCESS
60         scsi_finish_command() is invoked for the command.  The
61         function does some maintenance chores and then calls
62         scsi_io_completion() to finish the I/O.
63         scsi_io_completion() then notifies the block layer on
64         the completed request by calling blk_end_request and
65         friends or figures out what to do with the remainder
66         of the data in case of an error.
67
68  - NEEDS_RETRY
69  - ADD_TO_MLQUEUE
70         scmd is requeued to blk queue.
71
72  - otherwise
73         scsi_eh_scmd_add(scmd, 0) is invoked for the command.  See
74         [1-3] for details of this function.
75
76
77 [1-2-2] Completing a scmd w/ timeout
78
79  The timeout handler is scsi_times_out().  When a timeout occurs, this
80 function
81
82  1. invokes optional hostt->eh_timed_out() callback.  Return value can
83     be one of
84
85     - BLK_EH_HANDLED
86         This indicates that eh_timed_out() dealt with the timeout.
87         The command is passed back to the block layer and completed
88         via __blk_complete_requests().
89
90         *NOTE* After returning BLK_EH_HANDLED the SCSI layer is
91         assumed to be finished with the command, and no other
92         functions from the SCSI layer will be called. So this
93         should typically only be returned if the eh_timed_out()
94         handler raced with normal completion.
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_NOT_HANDLED is taken instead.
101
102     - BLK_EH_NOT_HANDLED
103         eh_timed_out() callback did not handle the command.
104         Step #2 is taken.
105
106  2. If the host supports asynchronous completion (as indicated by the
107     no_async_abort setting in the host template) scsi_abort_command()
108     is invoked to schedule an asynchrous abort. If that fails
109     Step #3 is taken.
110
111  2. scsi_eh_scmd_add(scmd, SCSI_EH_CANCEL_CMD) is invoked for the
112     command.  See [1-3] for more information.
113
114 [1-3] Asynchronous command aborts
115
116  After a timeout occurs a command abort is scheduled from
117  scsi_abort_command(). If the abort is successful the command
118  will either be retried (if the number of retries is not exhausted)
119  or terminated with DID_TIME_OUT.
120  Otherwise scsi_eh_scmd_add() is invoked for the command.
121  See [1-4] for more information.
122
123 [1-4] How EH takes over
124
125  scmds enter EH via scsi_eh_scmd_add(), which does the following.
126
127  1. Turns on scmd->eh_eflags as requested.  It's 0 for error
128     completions and SCSI_EH_CANCEL_CMD for timeouts.
129
130  2. Links scmd->eh_entry to shost->eh_cmd_q
131
132  3. Sets SHOST_RECOVERY bit in shost->shost_state
133
134  4. Increments shost->host_failed
135
136  5. Wakes up SCSI EH thread if shost->host_busy == shost->host_failed
137
138  As can be seen above, once any scmd is added to shost->eh_cmd_q,
139 SHOST_RECOVERY shost_state bit is turned on.  This prevents any new
140 scmd to be issued from blk queue to the host; eventually, all scmds on
141 the host either complete normally, fail and get added to eh_cmd_q, or
142 time out and get added to shost->eh_cmd_q.
143
144  If all scmds either complete or fail, the number of in-flight scmds
145 becomes equal to the number of failed scmds - i.e. shost->host_busy ==
146 shost->host_failed.  This wakes up SCSI EH thread.  So, once woken up,
147 SCSI EH thread can expect that all in-flight commands have failed and
148 are linked on shost->eh_cmd_q.
149
150  Note that this does not mean lower layers are quiescent.  If a LLDD
151 completed a scmd with error status, the LLDD and lower layers are
152 assumed to forget about the scmd at that point.  However, if a scmd
153 has timed out, unless hostt->eh_timed_out() made lower layers forget
154 about the scmd, which currently no LLDD does, the command is still
155 active as long as lower layers are concerned and completion could
156 occur at any time.  Of course, all such completions are ignored as the
157 timer has already expired.
158
159  We'll talk about how SCSI EH takes actions to abort - make LLDD
160 forget about - timed out scmds later.
161
162
163 [2] How SCSI EH works
164
165  LLDD's can implement SCSI EH actions in one of the following two
166 ways.
167
168  - Fine-grained EH callbacks
169         LLDD can implement fine-grained EH callbacks and let SCSI
170         midlayer drive error handling and call appropriate callbacks.
171         This will be discussed further in [2-1].
172
173  - eh_strategy_handler() callback
174         This is one big callback which should perform whole error
175         handling.  As such, it should do all chores the SCSI midlayer
176         performs during recovery.  This will be discussed in [2-2].
177
178  Once recovery is complete, SCSI EH resumes normal operation by
179 calling scsi_restart_operations(), which
180
181  1. Checks if door locking is needed and locks door.
182
183  2. Clears SHOST_RECOVERY shost_state bit
184
185  3. Wakes up waiters on shost->host_wait.  This occurs if someone
186     calls scsi_block_when_processing_errors() on the host.
187     (*QUESTION* why is it needed?  All operations will be blocked
188     anyway after it reaches blk queue.)
189
190  4. Kicks queues in all devices on the host in the asses
191
192
193 [2-1] EH through fine-grained callbacks
194
195 [2-1-1] Overview
196
197  If eh_strategy_handler() is not present, SCSI midlayer takes charge
198 of driving error handling.  EH's goals are two - make LLDD, host and
199 device forget about timed out scmds and make them ready for new
200 commands.  A scmd is said to be recovered if the scmd is forgotten by
201 lower layers and lower layers are ready to process or fail the scmd
202 again.
203
204  To achieve these goals, EH performs recovery actions with increasing
205 severity.  Some actions are performed by issuing SCSI commands and
206 others are performed by invoking one of the following fine-grained
207 hostt EH callbacks.  Callbacks may be omitted and omitted ones are
208 considered to fail always.
209
210 int (* eh_abort_handler)(struct scsi_cmnd *);
211 int (* eh_device_reset_handler)(struct scsi_cmnd *);
212 int (* eh_bus_reset_handler)(struct scsi_cmnd *);
213 int (* eh_host_reset_handler)(struct scsi_cmnd *);
214
215  Higher-severity actions are taken only when lower-severity actions
216 cannot recover some of failed scmds.  Also, note that failure of the
217 highest-severity action means EH failure and results in offlining of
218 all unrecovered devices.
219
220  During recovery, the following rules are followed
221
222  - Recovery actions are performed on failed scmds on the to do list,
223    eh_work_q.  If a recovery action succeeds for a scmd, recovered
224    scmds are removed from eh_work_q.
225
226    Note that single recovery action on a scmd can recover multiple
227    scmds.  e.g. resetting a device recovers all failed scmds on the
228    device.
229
230  - Higher severity actions are taken iff eh_work_q is not empty after
231    lower severity actions are complete.
232
233  - EH reuses failed scmds to issue commands for recovery.  For
234    timed-out scmds, SCSI EH ensures that LLDD forgets about a scmd
235    before reusing it for EH commands.
236
237  When a scmd is recovered, the scmd is moved from eh_work_q to EH
238 local eh_done_q using scsi_eh_finish_cmd().  After all scmds are
239 recovered (eh_work_q is empty), scsi_eh_flush_done_q() is invoked to
240 either retry or error-finish (notify upper layer of failure) recovered
241 scmds.
242
243  scmds are retried iff its sdev is still online (not offlined during
244 EH), REQ_FAILFAST is not set and ++scmd->retries is less than
245 scmd->allowed.
246
247
248 [2-1-2] Flow of scmds through EH
249
250  1. Error completion / time out
251     ACTION: scsi_eh_scmd_add() is invoked for scmd
252         - set scmd->eh_eflags
253         - add scmd to shost->eh_cmd_q
254         - set SHOST_RECOVERY
255         - shost->host_failed++
256     LOCKING: shost->host_lock
257
258  2. EH starts
259     ACTION: move all scmds to EH's local eh_work_q.  shost->eh_cmd_q
260             is cleared.
261     LOCKING: shost->host_lock (not strictly necessary, just for
262              consistency)
263
264  3. scmd recovered
265     ACTION: scsi_eh_finish_cmd() is invoked to EH-finish scmd
266         - shost->host_failed--
267         - clear scmd->eh_eflags
268         - scsi_setup_cmd_retry()
269         - move from local eh_work_q to local eh_done_q
270     LOCKING: none
271
272  4. EH completes
273     ACTION: scsi_eh_flush_done_q() retries scmds or notifies upper
274             layer of failure.
275         - scmd is removed from eh_done_q and scmd->eh_entry is cleared
276         - if retry is necessary, scmd is requeued using
277           scsi_queue_insert()
278         - otherwise, scsi_finish_command() is invoked for scmd
279     LOCKING: queue or finish function performs appropriate locking
280
281
282 [2-1-3] Flow of control
283
284  EH through fine-grained callbacks start from scsi_unjam_host().
285
286 <<scsi_unjam_host>>
287
288     1. Lock shost->host_lock, splice_init shost->eh_cmd_q into local
289        eh_work_q and unlock host_lock.  Note that shost->eh_cmd_q is
290        cleared by this action.
291
292     2. Invoke scsi_eh_get_sense.
293
294     <<scsi_eh_get_sense>>
295
296         This action is taken for each error-completed
297         (!SCSI_EH_CANCEL_CMD) commands without valid sense data.  Most
298         SCSI transports/LLDDs automatically acquire sense data on
299         command failures (autosense).  Autosense is recommended for
300         performance reasons and as sense information could get out of
301         sync between occurrence of CHECK CONDITION and this action.
302
303         Note that if autosense is not supported, scmd->sense_buffer
304         contains invalid sense data when error-completing the scmd
305         with scsi_done().  scsi_decide_disposition() always returns
306         FAILED in such cases thus invoking SCSI EH.  When the scmd
307         reaches here, sense data is acquired and
308         scsi_decide_disposition() is called again.
309
310         1. Invoke scsi_request_sense() which issues REQUEST_SENSE
311            command.  If fails, no action.  Note that taking no action
312            causes higher-severity recovery to be taken for the scmd.
313
314         2. Invoke scsi_decide_disposition() on the scmd
315
316            - SUCCESS
317                 scmd->retries is set to scmd->allowed preventing
318                 scsi_eh_flush_done_q() from retrying the scmd and
319                 scsi_eh_finish_cmd() is invoked.
320
321            - NEEDS_RETRY
322                 scsi_eh_finish_cmd() invoked
323
324            - otherwise
325                 No action.
326
327     3. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_abort_cmds().
328
329     <<scsi_eh_abort_cmds>>
330
331         This action is taken for each timed out command when
332         no_async_abort is enabled in the host template.
333         hostt->eh_abort_handler() is invoked for each scmd.  The
334         handler returns SUCCESS if it has succeeded to make LLDD and
335         all related hardware forget about the scmd.
336
337         If a timedout scmd is successfully aborted and the sdev is
338         either offline or ready, scsi_eh_finish_cmd() is invoked for
339         the scmd.  Otherwise, the scmd is left in eh_work_q for
340         higher-severity actions.
341
342         Note that both offline and ready status mean that the sdev is
343         ready to process new scmds, where processing also implies
344         immediate failing; thus, if a sdev is in one of the two
345         states, no further recovery action is needed.
346
347         Device readiness is tested using scsi_eh_tur() which issues
348         TEST_UNIT_READY command.  Note that the scmd must have been
349         aborted successfully before reusing it for TEST_UNIT_READY.
350
351     4. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_ready_devs()
352
353     <<scsi_eh_ready_devs>>
354
355         This function takes four increasingly more severe measures to
356         make failed sdevs ready for new commands.
357
358         1. Invoke scsi_eh_stu()
359
360         <<scsi_eh_stu>>
361
362             For each sdev which has failed scmds with valid sense data
363             of which scsi_check_sense()'s verdict is FAILED,
364             START_STOP_UNIT command is issued w/ start=1.  Note that
365             as we explicitly choose error-completed scmds, it is known
366             that lower layers have forgotten about the scmd and we can
367             reuse it for STU.
368
369             If STU succeeds and the sdev is either offline or ready,
370             all failed scmds on the sdev are EH-finished with
371             scsi_eh_finish_cmd().
372
373             *NOTE* If hostt->eh_abort_handler() isn't implemented or
374             failed, we may still have timed out scmds at this point
375             and STU doesn't make lower layers forget about those
376             scmds.  Yet, this function EH-finish all scmds on the sdev
377             if STU succeeds leaving lower layers in an inconsistent
378             state.  It seems that STU action should be taken only when
379             a sdev has no timed out scmd.
380
381         2. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_bus_device_reset().
382
383         <<scsi_eh_bus_device_reset>>
384
385             This action is very similar to scsi_eh_stu() except that,
386             instead of issuing STU, hostt->eh_device_reset_handler()
387             is used.  Also, as we're not issuing SCSI commands and
388             resetting clears all scmds on the sdev, there is no need
389             to choose error-completed scmds.
390
391         3. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_bus_reset()
392
393         <<scsi_eh_bus_reset>>
394
395             hostt->eh_bus_reset_handler() is invoked for each channel
396             with failed scmds.  If bus reset succeeds, all failed
397             scmds on all ready or offline sdevs on the channel are
398             EH-finished.
399
400         4. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_host_reset()
401
402         <<scsi_eh_host_reset>>
403
404             This is the last resort.  hostt->eh_host_reset_handler()
405             is invoked.  If host reset succeeds, all failed scmds on
406             all ready or offline sdevs on the host are EH-finished.
407
408         5. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_offline_sdevs()
409
410         <<scsi_eh_offline_sdevs>>
411
412             Take all sdevs which still have unrecovered scmds offline
413             and EH-finish the scmds.
414
415     5. Invoke scsi_eh_flush_done_q().
416
417         <<scsi_eh_flush_done_q>>
418
419             At this point all scmds are recovered (or given up) and
420             put on eh_done_q by scsi_eh_finish_cmd().  This function
421             flushes eh_done_q by either retrying or notifying upper
422             layer of failure of the scmds.
423
424
425 [2-2] EH through transportt->eh_strategy_handler()
426
427  transportt->eh_strategy_handler() is invoked in the place of
428 scsi_unjam_host() and it is responsible for whole recovery process.
429 On completion, the handler should have made lower layers forget about
430 all failed scmds and either ready for new commands or offline.  Also,
431 it should perform SCSI EH maintenance chores to maintain integrity of
432 SCSI midlayer.  IOW, of the steps described in [2-1-2], all steps
433 except for #1 must be implemented by eh_strategy_handler().
434
435
436 [2-2-1] Pre transportt->eh_strategy_handler() SCSI midlayer conditions
437
438  The following conditions are true on entry to the handler.
439
440  - Each failed scmd's eh_flags field is set appropriately.
441
442  - Each failed scmd is linked on scmd->eh_cmd_q by scmd->eh_entry.
443
444  - SHOST_RECOVERY is set.
445
446  - shost->host_failed == shost->host_busy
447
448
449 [2-2-2] Post transportt->eh_strategy_handler() SCSI midlayer conditions
450
451  The following conditions must be true on exit from the handler.
452
453  - shost->host_failed is zero.
454
455  - Each scmd's eh_eflags field is cleared.
456
457  - Each scmd is in such a state that scsi_setup_cmd_retry() on the
458    scmd doesn't make any difference.
459
460  - shost->eh_cmd_q is cleared.
461
462  - Each scmd->eh_entry is cleared.
463
464  - Either scsi_queue_insert() or scsi_finish_command() is called on
465    each scmd.  Note that the handler is free to use scmd->retries and
466    ->allowed to limit the number of retries.
467
468
469 [2-2-3] Things to consider
470
471  - Know that timed out scmds are still active on lower layers.  Make
472    lower layers forget about them before doing anything else with
473    those scmds.
474
475  - For consistency, when accessing/modifying shost data structure,
476    grab shost->host_lock.
477
478  - On completion, each failed sdev must have forgotten about all
479    active scmds.
480
481  - On completion, each failed sdev must be ready for new commands or
482    offline.
483
484
485 --
486 Tejun Heo
487 htejun@gmail.com
488 11th September 2005