UFS 3.1协议命令集--SCSI命令
UFS 3.1协议命令集--SCSI命令
0.前言
记录一下UFS 3.1相关内容。
1.UFS协议栈
UFS协议和网络协议类似，也包含了应用层、传输层、数据链路层、物理层。协议栈中主要涉及到三种命令集合，第一种是用于设备管理(device manager)的query命令，其中比较重要的就是用于配置device各个逻辑单元的容量及其相关属性(configuration LU)。第二种是实现UFS设备功能的命令，协议中称其为 UFS Command Set(UCS)。按照JEDEC的想法，UCS以简化版本的SCSI命令为基础的情况下，使用 UFS Native Command Set扩展UFS协议支持的命令与功能。但是到目前为止 UFS协议自定的命令集合还没有被提出，所以目前可以将UCS等价为SCSI命令集。此外还有一种用于任务管理(task manager)的命令被称为TM命令，主机使用TM命令管理已经下发的SCSI命令。
2.SCSI命令作用
2.1 查询类
INQUIRY
inquiry命令用于查询device的一些关键信息，例如设备制造商，产品名称，FW版本号等，通常host上电启动时会下发inquiry命令获取设备信息，针对不同厂商的器件可能会使用不同的配置项。
REPORT LUNS
report luns命令用于像host上报当前device中使能的normal lun的lun ID，以及device中支持的well know lun 的lun ID。
READ CAPACITY
读取指定逻辑单元的容量和部分配置信息。
REQUEST SENSE
request sense命令用于查询指定的lun是否存在sense data，如果有的话会通过data in UPIU返回给主机。同时request sense命令可以清除device复位产生的UAC标记，并且命令不会报失败（可能这才是host发request sense的主要目的）。
TEST UNIT READY
test unit ready命令主要用于测试指定逻辑单元是否能够响应命令，但是实际使用场景不多。
SEND DIAGNOSTIC
host下发send diagnostic命令让device执行指定的自检操作。但是host并不能判断device是否真的正确的执行了自检，换句话说host无法感知自检结果，所以对于device而言此功能可有可无。
2.2 读写类
PRE-FETCH
主机下发pre-fetch命令，让device将指定LBA的数据取出放在指定的buffer中。从命令的字面意思上看，host想在让device执行预取的操作，提升后续读命令的性能。但是host同样无法感知device是否真的执行的pre-fetch命令。这是因为在不考虑性能的情况下，先下发预取再下发读命令 和 直接下发读命令对于host的结果是完全相同的。同时由于UFS设备资源有限，可能并没有专用的buffer用于预取命令（空闲时device GC等后台操作仍旧会占用buffer）。
READ
read命令包含read(6)/read(10)/read(16)，不同的read命令LBA的寻址范围存在区别。主机下发读命令读取指定LBA的数据，device FW会通过FTL映射表获得指定LBA对应的物理地址，然后读取相应数据返回给主机。
WRITE
write命令包含write(6)/write(10)/write(16)，不同的write命令LBA的寻址范围存在区别。主机下发写命令修改指定LBA的数据，device将数据写入到flash之后需要修改FTL映射表（flash无法在有数据的地址上覆盖写）。
UNMAP
主机下发unmap命令要求device清除某个LUN中指定LBA的数据，实际上只会修改映射表。根据LU中bProvisionType的不同，unmap命令被分为erase和discard两种操作。其中erase要求host读取经过unmap的LBA时返回全0，而discard则返回随机值。
FORMAT UNIT
格式化指定逻辑单元，如果指定了device well know lun，则将格式化全盘。实现上与UNMAP命令相似。
SYNCHRONIZE CACHE
将device中指定LBA的数据下刷到flash中，也可以将buffer中所有数据一起下刷，因为host无法预期哪些数据会缓存在device buffer中。
VERIFY
下发verify命令校验指定LBA中的数据能否被正常读出。
SECURITY PROTOCOL OUT
用与下发加密类的操作。例如读取/写入 RPMB LUN的数据，或者配置各个逻辑单元的安全写保护。
SECURITY PROTOCOL IN
用于获取SECURITY PROTOCOL OUT命令携带指令的执行结果，与SECURITY PROTOCOL OUT组成一个完整的命令序列。写入类操作需要2个SECURITY PROTOCOL OUT 加 1个SECURITY PROTOCOL IN。读取类操作需要1个SECURITY PROTOCOL OUT和1个SECURITY PROTOCOL IN。
2.3 管理类
START STOP UNIT
用于调整device的电源状态以及指定LU的启动与关闭。在调整device电源状态的场景中，start stop unit命令与硬件平台息息相关，不同的UFS设备硬件资源不同，需要执行的操作也并不相同。可以通过query配置上电启动时的电源状态。
MODE SENSE
用于查询mode pages当前值/保存值/默认值/可变值，UFS协议中支持control，caching以及read write error recovery。
MODE SELECT
与mode sense配合使用，用于修改mode pages的当前值或者保存值。可以用于配置指定LU的软件写保护。
2.4 杂项
READ BUFFER
读取指定buffer中的数据，可以用与读取device侧的err history信息。
WRITE BUFFER
向指定buffer中写入数据，可以用于FFU升级device FW。
另外read buffer与write buffer通常更多的用于实现VCMD。
