- Kai Germaschewski: ISDN update (including Makefiles)
[davej-history.git] / drivers / scsi / README.st
blob2c88ef4ad3168f7a17588c6560f86af35bb2aa97
1 This file contains brief information about the SCSI tape driver.
2 The driver is currently maintained by Kai M{kisara (email
3 Kai.Makisara@metla.fi)
5 Last modified: Sat Aug  5 10:29:07 2000 by makisara@kai.makisara.local
8 BASICS
10 The driver is generic, i.e., it does not contain any code tailored
11 to any specific tape drive. The tape parameters can be specified with
12 one of the following three methods:
14 1. Each user can specify the tape parameters he/she wants to use
15 directly with ioctls. This is administratively a very simple and
16 flexible method and applicable to single-user workstations. However,
17 in a multiuser environment the next user finds the tape parameters in
18 state the previous user left them.
20 2. The system manager (root) can define default values for some tape
21 parameters, like block size and density using the MTSETDRVBUFFER ioctl.
22 These parameters can be programmed to come into effect either when a
23 new tape is loaded into the drive or if writing begins at the
24 beginning of the tape. The second method is applicable if the tape
25 drive performs auto-detection of the tape format well (like some
26 QIC-drives). The result is that any tape can be read, writing can be
27 continued using existing format, and the default format is used if
28 the tape is rewritten from the beginning (or a new tape is written
29 for the first time). The first method is applicable if the drive
30 does not perform auto-detection well enough and there is a single
31 "sensible" mode for the device. An example is a DAT drive that is
32 used only in variable block mode (I don't know if this is sensible
33 or not :-).
35 The user can override the parameters defined by the system
36 manager. The changes persist until the defaults again come into
37 effect.
39 3. Up to four modes can be defined and selected using the minor number
40 (bits 5 and 6). Mode 0 corresponds to the defaults discussed
41 above. Additional modes are dormant until they are defined by the
42 system manager (root). When specification of a new mode is started,
43 the configuration of mode 0 is used to provide a starting point for
44 definition of the new mode.
46 Using the modes allows the system manager to give the users choices
47 over some of the buffering parameters not directly accessible to the
48 users (buffered and asynchronous writes). The modes also allow choices
49 between formats in multi-tape operations (the explicitly overridden
50 parameters are reset when a new tape is loaded).
52 If more than one mode is used, all modes should contain definitions
53 for the same set of parameters.
55 Many Unices contain internal tables that associate different modes to
56 supported devices. The Linux SCSI tape driver does not contain such
57 tables (and will not do that in future). Instead of that, a utility
58 program can be made that fetches the inquiry data sent by the device,
59 scans its database, and sets up the modes using the ioctls. Another
60 alternative is to make a small script that uses mt to set the defaults
61 tailored to the system.
63 The driver supports fixed and variable block size (within buffer
64 limits). Both the auto-rewind (minor equals device number) and
65 non-rewind devices (minor is 128 + device number) are implemented.
67 In variable block mode, the byte count in write() determines the size
68 of the physical block on tape. When reading, the drive reads the next
69 tape block and returns to the user the data if the read() byte count
70 is at least the block size. Otherwise, error ENOMEM is returned.
72 In fixed block mode, the data transfer between the drive and the
73 driver is in multiples of the block size. The write() byte count must
74 be a multiple of the block size. This is not required when reading but
75 may be advisable for portability.
77 Support is provided for changing the tape partition and partitioning
78 of the tape with one or two partitions. By default support for
79 partitioned tape is disabled for each driver and it can be enabled
80 with the ioctl MTSETDRVBUFFER.
82 By default the driver writes one filemark when the device is closed after
83 writing and the last operation has been a write. Two filemarks can be
84 optionally written. In both cases end of data is signified by
85 returning zero bytes for two consecutive reads.
87 The compile options are defined in the file linux/drivers/scsi/st_options.h.
90 BSD AND SYS V SEMANTICS
92 The user can choose between these two behaviours of the tape driver by
93 defining the value of the symbol ST_SYSV. The semantics differ when a
94 file being read is closed. The BSD semantics leaves the tape where it
95 currently is whereas the SYS V semantics moves the tape past the next
96 filemark unless the filemark has just been crossed.
98 The default is BSD semantics.
101 BUFFERING
103 The driver uses tape buffers allocated either at system initialization
104 or at run-time when needed. One buffer is used for each open tape
105 device. The size of the buffers is selectable at compile and/or boot
106 time. The buffers are used to store the data being transferred to/from
107 the SCSI adapter. The following buffering options are selectable at
108 compile time and/or at run time (via ioctl):
110 Buffering of data across write calls in fixed block mode (define
111 ST_BUFFER_WRITES).
113 Asynchronous writing. Writing the buffer contents to the tape is
114 started and the write call returns immediately. The status is checked
115 at the next tape operation.
117 Buffered writes and asynchronous writes may in some rare cases cause
118 problems in multivolume operations if there is not enough space on the
119 tape after the early-warning mark to flush the driver buffer.
121 Read ahead for fixed block mode (ST_READ_AHEAD). Filling the buffer is
122 attempted even if the user does not want to get all of the data at
123 this read command. Should be disabled for those drives that don't like
124 a filemark to truncate a read request or that don't like backspacing.
126 The buffer size is defined (in 1024 byte units) by ST_BUFFER_BLOCKS or
127 at boot time. If this size is not large enough, the driver tries to
128 temporarily enlarge the buffer. Buffer allocation uses chunks of
129 memory having sizes 2^n * (page size). Because of this the actual
130 buffer size may be larger than the buffer size specified with
131 ST_BUFFER_BLOCKS.
133 A small number of buffers are allocated at driver initialisation. The
134 maximum number of these buffers is defined by ST_MAX_BUFFERS. The
135 maximum can be changed with kernel or module startup options. One
136 buffer is allocated for each drive detected when the driver is
137 initialized up to the maximum.
139 The driver tries to allocate new buffers at run-time if
140 necessary. These buffers are freed after use. If the maximum number of
141 initial buffers is set to zero, all buffer allocation is done at
142 run-time. The advantage of run-time allocation is that memory is not
143 wasted for buffers not being used. The disadvantage is that there may
144 not be memory available at the time when a buffer is needed for the
145 first time (once a buffer is allocated, it is not released). This risk
146 should not be big if the tape drive is connected to a PCI adapter that
147 supports scatter/gather (the allocation is not limited to "DMA memory"
148 and the buffer can be composed of several fragments).
150 The threshold for triggering asynchronous write in fixed block mode
151 is defined by ST_WRITE_THRESHOLD. This may be optimized for each
152 use pattern. The default triggers asynchronous write after three
153 default sized writes (10 kB) from tar.
155 Scatter/gather buffers (buffers that consist of chunks non-contiguous
156 in the physical memory) are used if contiguous buffers can't be
157 allocated. To support all SCSI adapters (including those not
158 supporting scatter/gather), buffer allocation is using the following
159 three kinds of chunks:
160 1. The initial segment that is used for all SCSI adapters including
161 those not supporting scatter/gather. The size of this buffer will be
162 (PAGE_SIZE << ST_FIRST_ORDER) bytes if the system can give a chunk of
163 this size (and it is not larger than the buffer size specified by
164 ST_BUFFER_BLOCKS). If this size is not available, the driver halves
165 the size and tries again until the size of one page. The default
166 settings in st_options.h make the driver to try to allocate all of the
167 buffer as one chunk.
168 2. The scatter/gather segments to fill the specified buffer size are
169 allocated so that as many segments as possible are used but the number
170 of segments does not exceed ST_FIRST_SG.
171 3. The remaining segments between ST_MAX_SG (or the module parameter
172 max_sg_segs) and the number of segments used in phases 1 and 2
173 are used to extend the buffer at run-time if this is necessary. The
174 number of scatter/gather segments allowed for the SCSI adapter is not
175 exceeded if it is smaller than the maximum number of scatter/gather
176 segments specified. If the maximum number allowed for the SCSI adapter
177 is smaller than the number of segments used in phases 1 and 2,
178 extending the buffer will always fail.
181 MODULE PARAMETERS
183 The buffer size, write threshold, and the maximum number of allocated buffers
184 are configurable when the driver is loaded as a module. The keywords are:
186 buffer_kbs=xxx             the buffer size in kilobytes is set to xxx
187 write_threshold_kbs=xxx    the write threshold in kilobytes set to xxx
188 max_buffers=xxx            the maximum number of tape buffer set to xxx
189 max_sg_segs=xxx            the maximum number of scatter/gather
190                            segments
192 Note that if the buffer size is changed but the write threshold is not
193 set, the write threshold is set to the new buffer size - 2 kB.
196 BOOT TIME CONFIGURATION
198 If the driver is compiled into the kernel, the same parameters can be
199 also set using, e.g., the LILO command line. The preferred syntax is
200 to use the same keywords as when loading the driver as module. If
201 several parameters are set, the keyword-value pairs are separated with
202 a comma (no spaces allowed). A colon can be used instead of the equal
203 mark. The definition is prepended by the string st=. Here is an
204 example:
206         st=buffer_kbs:64,max_buffers:2
208 The following syntax used by the old kernel versions is also supported:
210            st=aa[,bb[,cc[,dd]]]
212 where
213   aa is the buffer size in 1024 byte units
214   bb is the write threshold in 1024 byte units
215   cc is the maximum number of tape buffers to allocate (the number of
216         buffers is bounded also by the number of drives detected)
217   dd is the maximum number of scatter/gather segments
220 IOCTLS
222 The tape is positioned and the drive parameters are set with ioctls
223 defined in mtio.h The tape control program 'mt' uses these ioctls. Try
224 to find an mt that supports all of the Linux SCSI tape ioctls and
225 opens the device for writing if the tape contents will be modified
226 (look for a package mt-st* from the Linux ftp sites; the GNU mt does
227 not open for writing for, e.g., erase).
229 The supported ioctls are:
231 The following use the structure mtop:
233 MTFSF   Space forward over count filemarks. Tape positioned after filemark.
234 MTFSFM  As above but tape positioned before filemark.
235 MTBSF   Space backward over count filemarks. Tape positioned before
236         filemark.
237 MTBSFM  As above but ape positioned after filemark.
238 MTFSR   Space forward over count records.
239 MTBSR   Space backward over count records.
240 MTFSS   Space forward over count setmarks.
241 MTBSS   Space backward over count setmarks.
242 MTWEOF  Write count filemarks.
243 MTWSM   Write count setmarks.
244 MTREW   Rewind tape.
245 MTOFFL  Set device off line (often rewind plus eject).
246 MTNOP   Do nothing except flush the buffers.
247 MTRETEN Re-tension tape.
248 MTEOM   Space to end of recorded data.
249 MTERASE Erase tape.
250 MTSEEK  Seek to tape block count. Uses Tandberg-compatible seek (QFA)
251         for SCSI-1 drives and SCSI-2 seek for SCSI-2 drives. The file and
252         block numbers in the status are not valid after a seek.
253 MTSETBLK Set the drive block size. Setting to zero sets the drive into
254         variable block mode (if applicable).
255 MTSETDENSITY Sets the drive density code to arg. See drive
256         documentation for available codes.
257 MTLOCK and MTUNLOCK Explicitly lock/unlock the tape drive door.
258 MTLOAD and MTUNLOAD Explicitly load and unload the tape. If the
259         command argument x is between MT_ST_HPLOADER_OFFSET + 1 and
260         MT_ST_HPLOADER_OFFSET + 6, the number x is used sent to the
261         drive with the command and it selects the tape slot to use of
262         HP C1553A changer.
263 MTCOMPRESSION Sets compressing or uncompressing drive mode using the
264         SCSI mode page 15. Note that some drives other methods for
265         control of compression. Some drives (like the Exabytes) use
266         density codes for compression control. Some drives use another
267         mode page but this page has not been implemented in the
268         driver. Some drives without compression capability will accept
269         any compression mode without error.
270 MTSETPART Moves the tape to the partition given by the argument at the
271         next tape operation. The block at which the tape is positioned
272         is the block where the tape was previously positioned in the
273         new active partition unless the next tape operation is
274         MTSEEK. In this case the tape is moved directly to the block
275         specified by MTSEEK. MTSETPART is inactive unless
276         MT_ST_CAN_PARTITIONS set.
277 MTMKPART Formats the tape with one partition (argument zero) or two
278         partitions (the argument gives in megabytes the size of
279         partition 1 that is physically the first partition of the
280         tape). The drive has to support partitions with size specified
281         by the initiator. Inactive unless MT_ST_CAN_PARTITIONS set.
282 MTSETDRVBUFFER
283         Is used for several purposes. The command is obtained from count
284         with mask MT_SET_OPTIONS, the low order bits are used as argument.
285         This command is only allowed for the superuser (root). The
286         subcommands are:
287         0
288            The drive buffer option is set to the argument. Zero means
289            no buffering.
290         MT_ST_BOOLEANS
291            Sets the buffering options. The bits are the new states
292            (enabled/disabled) the following options (in the
293            parenthesis is specified whether the option is global or
294            can be specified differently for each mode):
295              MT_ST_BUFFER_WRITES write buffering (mode)
296              MT_ST_ASYNC_WRITES asynchronous writes (mode)
297              MT_ST_READ_AHEAD  read ahead (mode)
298              MT_ST_TWO_FM writing of two filemarks (global)
299              MT_ST_FAST_EOM using the SCSI spacing to EOD (global)
300              MT_ST_AUTO_LOCK automatic locking of the drive door (global)
301              MT_ST_DEF_WRITES the defaults are meant only for writes (mode)
302              MT_ST_CAN_BSR backspacing over more than one records can
303                 be used for repositioning the tape (global)
304              MT_ST_NO_BLKLIMS the driver does not ask the block limits
305                 from the drive (block size can be changed only to
306                 variable) (global)
307              MT_ST_CAN_PARTITIONS enables support for partitioned
308                 tapes (global)
309              MT_ST_SCSI2LOGICAL the logical block number is used in
310                 the MTSEEK and MTIOCPOS for SCSI-2 drives instead of
311                 the device dependent address. It is recommended to set
312                 this flag unless there are tapes using the device
313                 dependent (from the old times) (global)
314              MT_ST_SYSV sets the SYSV sematics (mode)
315              MT_ST_DEBUGGING debugging (global; debugging must be
316                 compiled into the driver)
317         MT_ST_SETBOOLEANS
318         MT_ST_CLEARBOOLEANS
319            Sets or clears the option bits.
320         MT_ST_WRITE_THRESHOLD
321            Sets the write threshold for this device to kilobytes
322            specified by the lowest bits.
323         MT_ST_DEF_BLKSIZE
324            Defines the default block size set automatically. Value
325            0xffffff means that the default is not used any more.
326         MT_ST_DEF_DENSITY
327         MT_ST_DEF_DRVBUFFER
328         MT_ST_DEF_COMPRESSION
329            Used to set or clear the density (8 bits), drive buffer
330            state (3 bits), and compression (single bit). If the value is
331            MT_ST_CLEAR_DEFAULT (0xfffff), the default will not be used
332            any more. Otherwise the lower-most bits of the value contain
333            the new value of the parameter.
334         MT_ST_SET_TIMEOUT
335            Set the normal timeout in seconds for this device. The
336            default is 900 seconds (15 minutes). The timeout should be
337            long enough for the retries done by the device while
338            reading/writing.
339         MT_ST_SET_LONG_TIMEOUT
340            Set the long timeout that is used for operations that are
341            known to take a long time. The default is 14000 seconds
342            (3.9 hours). For erase this value is further multiplied by
343            eight.
345 The following ioctl uses the structure mtpos:
346 MTIOCPOS Reads the current position from the drive. Uses
347         Tandberg-compatible QFA for SCSI-1 drives and the SCSI-2
348         command for the SCSI-2 drives.
350 The following ioctl uses the structure mtget to return the status:
351 MTIOCGET Returns some status information.
352         The file number and block number within file are returned. The
353         block is -1 when it can't be determined (e.g., after MTBSF).
354         The drive type is either MTISSCSI1 or MTISSCSI2.
355         The number of recovered errors since the previous status call
356         is stored in the lower word of the field mt_erreg.
357         The current block size and the density code are stored in the field
358         mt_dsreg (shifts for the subfields are MT_ST_BLKSIZE_SHIFT and
359         MT_ST_DENSITY_SHIFT).
360         The GMT_xxx status bits reflect the drive status. GMT_DR_OPEN
361         is set if there is no tape in the drive. GMT_EOD means either
362         end of recorded data or end of tape. GMT_EOT means end of tape.
365 MISCELLANEOUS COMPILE OPTIONS
367 The recovered write errors are considered fatal if ST_RECOVERED_WRITE_FATAL
368 is defined.
370 The maximum number of tape devices is determined by the define
371 ST_MAX_TAPES. If more tapes are detected at driver initialization, the
372 maximum is adjusted accordingly.
374 Immediate return from tape positioning SCSI commands can be enabled by
375 defining ST_NOWAIT. If this is defined, the user should take care that
376 the next tape operation is not started before the previous one has
377 finished. The drives and SCSI adapters should handle this condition
378 gracefully, but some drive/adapter combinations are known to hang the
379 SCSI bus in this case.
381 The MTEOM command is by default implemented as spacing over 32767
382 filemarks. With this method the file number in the status is
383 correct. The user can request using direct spacing to EOD by setting
384 ST_FAST_EOM 1 (or using the MT_ST_OPTIONS ioctl). In this case the file
385 number will be invalid.
387 When using read ahead or buffered writes the position within the file
388 may not be correct after the file is closed (correct position may
389 require backspacing over more than one record). The correct position
390 within file can be obtained if ST_IN_FILE_POS is defined at compile
391 time or the MT_ST_CAN_BSR bit is set for the drive with an ioctl.
392 (The driver always backs over a filemark crossed by read ahead if the
393 user does not request data that far.)
396 DEBUGGING HINTS
398 To enable debugging messages, edit st.c and #define DEBUG 1. As seen
399 above, debugging can be switched off with an ioctl if debugging is
400 compiled into the driver. The debugging output is not voluminuous.
402 If the tape seems to hang, I would be very interested to hear where
403 the driver is waiting. With the command 'ps -l' you can see the state
404 of the process using the tape. If the state is D, the process is
405 waiting for something. The field WCHAN tells where the driver is
406 waiting. If you have the current System.map in the correct place (in
407 /boot for the procps I use) or have updated /etc/psdatabase (for kmem
408 ps), ps writes the function name in the WCHAN field. If not, you have
409 to look up the function from System.map.
411 Note also that the timeouts are very long compared to most other
412 drivers. This means that the Linux driver may appear hung although the
413 real reason is that the tape firmware has got confused.