Merge tag 'for-6.6-rc1-tag' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/kdave...
[platform/kernel/linux-starfive.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_timeout().  When a timeout occurs, this function
91
92  1. invokes optional hostt->eh_timed_out() callback.  Return value can
93     be one of
94
95     - SCSI_EH_RESET_TIMER
96         This indicates that more time is required to finish the
97         command.  Timer is restarted.
98
99     - SCSI_EH_NOT_HANDLED
100         eh_timed_out() callback did not handle the command.
101         Step #2 is taken.
102
103     - SCSI_EH_DONE
104         eh_timed_out() completed the command.
105
106  2. scsi_abort_command() is invoked to schedule an asynchronous abort which may
107     issue a retry scmd->allowed + 1 times.  Asynchronous aborts are not invoked
108     for commands for which the SCSI_EH_ABORT_SCHEDULED flag is set (this
109     indicates that the command already had been aborted once, and this is a
110     retry which failed), when retries are exceeded, or when the EH deadline is
111     expired. In these cases Step #3 is taken.
112
113  3. scsi_eh_scmd_add(scmd, SCSI_EH_CANCEL_CMD) is invoked for the
114     command.  See [1-4] for more information.
115
116 1.3 Asynchronous command aborts
117 -------------------------------
118
119  After a timeout occurs a command abort is scheduled from
120  scsi_abort_command(). If the abort is successful the command
121  will either be retried (if the number of retries is not exhausted)
122  or terminated with DID_TIME_OUT.
123
124  Otherwise scsi_eh_scmd_add() is invoked for the command.
125  See [1-4] for more information.
126
127 1.4 How EH takes over
128 ---------------------
129
130 scmds enter EH via scsi_eh_scmd_add(), which does the following.
131
132  1. Links scmd->eh_entry to shost->eh_cmd_q
133
134  2. Sets SHOST_RECOVERY bit in shost->shost_state
135
136  3. Increments shost->host_failed
137
138  4. Wakes up SCSI EH thread if shost->host_busy == shost->host_failed
139
140 As can be seen above, once any scmd is added to shost->eh_cmd_q,
141 SHOST_RECOVERY shost_state bit is turned on.  This prevents any new
142 scmd to be issued from blk queue to the host; eventually, all scmds on
143 the host either complete normally, fail and get added to eh_cmd_q, or
144 time out and get added to shost->eh_cmd_q.
145
146 If all scmds either complete or fail, the number of in-flight scmds
147 becomes equal to the number of failed scmds - i.e. shost->host_busy ==
148 shost->host_failed.  This wakes up SCSI EH thread.  So, once woken up,
149 SCSI EH thread can expect that all in-flight commands have failed and
150 are linked on shost->eh_cmd_q.
151
152 Note that this does not mean lower layers are quiescent.  If a LLDD
153 completed a scmd with error status, the LLDD and lower layers are
154 assumed to forget about the scmd at that point.  However, if a scmd
155 has timed out, unless hostt->eh_timed_out() made lower layers forget
156 about the scmd, which currently no LLDD does, the command is still
157 active as long as lower layers are concerned and completion could
158 occur at any time.  Of course, all such completions are ignored as the
159 timer has already expired.
160
161 We'll talk about how SCSI EH takes actions to abort - make LLDD
162 forget about - timed out scmds later.
163
164
165 2. How SCSI EH works
166 ====================
167
168 LLDD's can implement SCSI EH actions in one of the following two
169 ways.
170
171  - Fine-grained EH callbacks
172         LLDD can implement fine-grained EH callbacks and let SCSI
173         midlayer drive error handling and call appropriate callbacks.
174         This will be discussed further in [2-1].
175
176  - eh_strategy_handler() callback
177         This is one big callback which should perform whole error
178         handling.  As such, it should do all chores the SCSI midlayer
179         performs during recovery.  This will be discussed in [2-2].
180
181 Once recovery is complete, SCSI EH resumes normal operation by
182 calling scsi_restart_operations(), which
183
184  1. Checks if door locking is needed and locks door.
185
186  2. Clears SHOST_RECOVERY shost_state bit
187
188  3. Wakes up waiters on shost->host_wait.  This occurs if someone
189     calls scsi_block_when_processing_errors() on the host.
190     (*QUESTION* why is it needed?  All operations will be blocked
191     anyway after it reaches blk queue.)
192
193  4. Kicks queues in all devices on the host in the asses
194
195
196 2.1 EH through fine-grained callbacks
197 -------------------------------------
198
199 2.1.1 Overview
200 ^^^^^^^^^^^^^^
201
202 If eh_strategy_handler() is not present, SCSI midlayer takes charge
203 of driving error handling.  EH's goals are two - make LLDD, host and
204 device forget about timed out scmds and make them ready for new
205 commands.  A scmd is said to be recovered if the scmd is forgotten by
206 lower layers and lower layers are ready to process or fail the scmd
207 again.
208
209 To achieve these goals, EH performs recovery actions with increasing
210 severity.  Some actions are performed by issuing SCSI commands and
211 others are performed by invoking one of the following fine-grained
212 hostt EH callbacks.  Callbacks may be omitted and omitted ones are
213 considered to fail always.
214
215 ::
216
217     int (* eh_abort_handler)(struct scsi_cmnd *);
218     int (* eh_device_reset_handler)(struct scsi_cmnd *);
219     int (* eh_bus_reset_handler)(struct scsi_cmnd *);
220     int (* eh_host_reset_handler)(struct scsi_cmnd *);
221
222 Higher-severity actions are taken only when lower-severity actions
223 cannot recover some of failed scmds.  Also, note that failure of the
224 highest-severity action means EH failure and results in offlining of
225 all unrecovered devices.
226
227 During recovery, the following rules are followed
228
229  - Recovery actions are performed on failed scmds on the to do list,
230    eh_work_q.  If a recovery action succeeds for a scmd, recovered
231    scmds are removed from eh_work_q.
232
233    Note that single recovery action on a scmd can recover multiple
234    scmds.  e.g. resetting a device recovers all failed scmds on the
235    device.
236
237  - Higher severity actions are taken iff eh_work_q is not empty after
238    lower severity actions are complete.
239
240  - EH reuses failed scmds to issue commands for recovery.  For
241    timed-out scmds, SCSI EH ensures that LLDD forgets about a scmd
242    before reusing it for EH commands.
243
244 When a scmd is recovered, the scmd is moved from eh_work_q to EH
245 local eh_done_q using scsi_eh_finish_cmd().  After all scmds are
246 recovered (eh_work_q is empty), scsi_eh_flush_done_q() is invoked to
247 either retry or error-finish (notify upper layer of failure) recovered
248 scmds.
249
250 scmds are retried iff its sdev is still online (not offlined during
251 EH), REQ_FAILFAST is not set and ++scmd->retries is less than
252 scmd->allowed.
253
254
255 2.1.2 Flow of scmds through EH
256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
257
258  1. Error completion / time out
259
260     :ACTION: scsi_eh_scmd_add() is invoked for scmd
261
262         - add scmd to shost->eh_cmd_q
263         - set SHOST_RECOVERY
264         - shost->host_failed++
265
266     :LOCKING: shost->host_lock
267
268  2. EH starts
269
270     :ACTION: move all scmds to EH's local eh_work_q.  shost->eh_cmd_q
271              is cleared.
272
273     :LOCKING: shost->host_lock (not strictly necessary, just for
274              consistency)
275
276  3. scmd recovered
277
278     :ACTION: scsi_eh_finish_cmd() is invoked to EH-finish scmd
279
280         - scsi_setup_cmd_retry()
281         - move from local eh_work_q to local eh_done_q
282
283     :LOCKING: none
284
285     :CONCURRENCY: at most one thread per separate eh_work_q to
286                   keep queue manipulation lockless
287
288  4. EH completes
289
290     :ACTION: scsi_eh_flush_done_q() retries scmds or notifies upper
291              layer of failure. May be called concurrently but must have
292              a no more than one thread per separate eh_work_q to
293              manipulate the queue locklessly
294
295              - scmd is removed from eh_done_q and scmd->eh_entry is cleared
296              - if retry is necessary, scmd is requeued using
297                scsi_queue_insert()
298              - otherwise, scsi_finish_command() is invoked for scmd
299              - zero shost->host_failed
300
301     :LOCKING: queue or finish function performs appropriate locking
302
303
304 2.1.3 Flow of control
305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
306
307  EH through fine-grained callbacks start from scsi_unjam_host().
308
309 ``scsi_unjam_host``
310
311     1. Lock shost->host_lock, splice_init shost->eh_cmd_q into local
312        eh_work_q and unlock host_lock.  Note that shost->eh_cmd_q is
313        cleared by this action.
314
315     2. Invoke scsi_eh_get_sense.
316
317     ``scsi_eh_get_sense``
318
319         This action is taken for each error-completed
320         (!SCSI_EH_CANCEL_CMD) commands without valid sense data.  Most
321         SCSI transports/LLDDs automatically acquire sense data on
322         command failures (autosense).  Autosense is recommended for
323         performance reasons and as sense information could get out of
324         sync between occurrence of CHECK CONDITION and this action.
325
326         Note that if autosense is not supported, scmd->sense_buffer
327         contains invalid sense data when error-completing the scmd
328         with scsi_done().  scsi_decide_disposition() always returns
329         FAILED in such cases thus invoking SCSI EH.  When the scmd
330         reaches here, sense data is acquired and
331         scsi_decide_disposition() is called again.
332
333         1. Invoke scsi_request_sense() which issues REQUEST_SENSE
334            command.  If fails, no action.  Note that taking no action
335            causes higher-severity recovery to be taken for the scmd.
336
337         2. Invoke scsi_decide_disposition() on the scmd
338
339            - SUCCESS
340                 scmd->retries is set to scmd->allowed preventing
341                 scsi_eh_flush_done_q() from retrying the scmd and
342                 scsi_eh_finish_cmd() is invoked.
343
344            - NEEDS_RETRY
345                 scsi_eh_finish_cmd() invoked
346
347            - otherwise
348                 No action.
349
350     3. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_abort_cmds().
351
352     ``scsi_eh_abort_cmds``
353
354         This action is taken for each timed out command when
355         no_async_abort is enabled in the host template.
356         hostt->eh_abort_handler() is invoked for each scmd.  The
357         handler returns SUCCESS if it has succeeded to make LLDD and
358         all related hardware forget about the scmd.
359
360         If a timedout scmd is successfully aborted and the sdev is
361         either offline or ready, scsi_eh_finish_cmd() is invoked for
362         the scmd.  Otherwise, the scmd is left in eh_work_q for
363         higher-severity actions.
364
365         Note that both offline and ready status mean that the sdev is
366         ready to process new scmds, where processing also implies
367         immediate failing; thus, if a sdev is in one of the two
368         states, no further recovery action is needed.
369
370         Device readiness is tested using scsi_eh_tur() which issues
371         TEST_UNIT_READY command.  Note that the scmd must have been
372         aborted successfully before reusing it for TEST_UNIT_READY.
373
374     4. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_ready_devs()
375
376     ``scsi_eh_ready_devs``
377
378         This function takes four increasingly more severe measures to
379         make failed sdevs ready for new commands.
380
381         1. Invoke scsi_eh_stu()
382
383         ``scsi_eh_stu``
384
385             For each sdev which has failed scmds with valid sense data
386             of which scsi_check_sense()'s verdict is FAILED,
387             START_STOP_UNIT command is issued w/ start=1.  Note that
388             as we explicitly choose error-completed scmds, it is known
389             that lower layers have forgotten about the scmd and we can
390             reuse it for STU.
391
392             If STU succeeds and the sdev is either offline or ready,
393             all failed scmds on the sdev are EH-finished with
394             scsi_eh_finish_cmd().
395
396             *NOTE* If hostt->eh_abort_handler() isn't implemented or
397             failed, we may still have timed out scmds at this point
398             and STU doesn't make lower layers forget about those
399             scmds.  Yet, this function EH-finish all scmds on the sdev
400             if STU succeeds leaving lower layers in an inconsistent
401             state.  It seems that STU action should be taken only when
402             a sdev has no timed out scmd.
403
404         2. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_bus_device_reset().
405
406         ``scsi_eh_bus_device_reset``
407
408             This action is very similar to scsi_eh_stu() except that,
409             instead of issuing STU, hostt->eh_device_reset_handler()
410             is used.  Also, as we're not issuing SCSI commands and
411             resetting clears all scmds on the sdev, there is no need
412             to choose error-completed scmds.
413
414         3. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_bus_reset()
415
416         ``scsi_eh_bus_reset``
417
418             hostt->eh_bus_reset_handler() is invoked for each channel
419             with failed scmds.  If bus reset succeeds, all failed
420             scmds on all ready or offline sdevs on the channel are
421             EH-finished.
422
423         4. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_host_reset()
424
425         ``scsi_eh_host_reset``
426
427             This is the last resort.  hostt->eh_host_reset_handler()
428             is invoked.  If host reset succeeds, all failed scmds on
429             all ready or offline sdevs on the host are EH-finished.
430
431         5. If !list_empty(&eh_work_q), invoke scsi_eh_offline_sdevs()
432
433         ``scsi_eh_offline_sdevs``
434
435             Take all sdevs which still have unrecovered scmds offline
436             and EH-finish the scmds.
437
438     5. Invoke scsi_eh_flush_done_q().
439
440         ``scsi_eh_flush_done_q``
441
442             At this point all scmds are recovered (or given up) and
443             put on eh_done_q by scsi_eh_finish_cmd().  This function
444             flushes eh_done_q by either retrying or notifying upper
445             layer of failure of the scmds.
446
447
448 2.2 EH through transportt->eh_strategy_handler()
449 ------------------------------------------------
450
451 transportt->eh_strategy_handler() is invoked in the place of
452 scsi_unjam_host() and it is responsible for whole recovery process.
453 On completion, the handler should have made lower layers forget about
454 all failed scmds and either ready for new commands or offline.  Also,
455 it should perform SCSI EH maintenance chores to maintain integrity of
456 SCSI midlayer.  IOW, of the steps described in [2-1-2], all steps
457 except for #1 must be implemented by eh_strategy_handler().
458
459
460 2.2.1 Pre transportt->eh_strategy_handler() SCSI midlayer conditions
461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
462
463  The following conditions are true on entry to the handler.
464
465  - Each failed scmd's eh_flags field is set appropriately.
466
467  - Each failed scmd is linked on scmd->eh_cmd_q by scmd->eh_entry.
468
469  - SHOST_RECOVERY is set.
470
471  - shost->host_failed == shost->host_busy
472
473
474 2.2.2 Post transportt->eh_strategy_handler() SCSI midlayer conditions
475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
476
477  The following conditions must be true on exit from the handler.
478
479  - shost->host_failed is zero.
480
481  - Each scmd is in such a state that scsi_setup_cmd_retry() on the
482    scmd doesn't make any difference.
483
484  - shost->eh_cmd_q is cleared.
485
486  - Each scmd->eh_entry is cleared.
487
488  - Either scsi_queue_insert() or scsi_finish_command() is called on
489    each scmd.  Note that the handler is free to use scmd->retries and
490    ->allowed to limit the number of retries.
491
492
493 2.2.3 Things to consider
494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
495
496  - Know that timed out scmds are still active on lower layers.  Make
497    lower layers forget about them before doing anything else with
498    those scmds.
499
500  - For consistency, when accessing/modifying shost data structure,
501    grab shost->host_lock.
502
503  - On completion, each failed sdev must have forgotten about all
504    active scmds.
505
506  - On completion, each failed sdev must be ready for new commands or
507    offline.
508
509
510 Tejun Heo
511 htejun@gmail.com
512
513 11th September 2005