Linux驱动-USB协议栈简介
英文原文：Linux USB API
协议层
包格式
USB协议层都是以包为基本单元，采用LSB（先发送低位）字节序。
Host发出SOP信号后，就会发出SYNC信号：它是一系列的、最大传输频率的脉冲，接收方使用它来同步数据。对于低速/全速设备，SYNC信号是8位数据(从做到右是00000001)；对于高速设备，SYNC信号是32位数据(从左到右是00000000000000000000000000000001)。使用NRZI编码时，前面每个”0”都对应一个跳变。具体包格式见下图（来自百问网）：
USB包各部分介绍：
SOP用来表示包起始SYNC用来同步时钟Packet实际有效的包数据EOP用来表示包结束
包（Packet）的具体结构：
PID包类型地址USB设备的逻辑地址，Host发出的包中一般都需要包含目标设备的地址帧号和数据需要由包类型确定，具体需要查看协议文档CRC校验码
包类型（PID）
USB中数据方向都是基于Host角度来看的，out表示从Host发送数据到设备，in表示从设备发送数据到Host。由于设备都是被动响应的，因此完整的传输，都是由Host发起第一个包。
包数据里的PID按照bit1-0可以分为四大类：
- 令牌包(Token)：01B
- 数据包(Data)：11B
- 握手包(Handshake)：10B
- 特殊包(Special)：00B
PID低4位可以确定包类型，如下表所示：
PID决定了后续数据类型，为了降低出错的概率，额外增加4位用于取反校验。实际包中的PID由8位来表示，格式如下：
令牌包（Token）
令牌类的包作用是通知设备。
SOF（Start-of-Frame）令牌包是由主机固定频率发送的包。对于FS（full-speed）速率总线是间隔1.00 ms ±0.0005 ms，对于HS（high-speed）速率总线是间隔125 µs ±0.0625 µs。作用是通知所有设备，SOF令牌包格式如下：
IN/OUT/SETUP令牌包通知特定设备，格式如下：
数据包（Data）
数据包包含PID域、0或多字节数据域和一个CRC域，如下图所示。有四种类型的数据包：DATA0、DATA1、DATA2、MDATA。
握手包（Handshake）
握手包只包含PID域。握手包用于汇报数据传输的状态，返回一个值表示数据成功接收、命令接收或拒绝、流控制、halt状态。
有四种类型的握手包和一种特殊的握手包：
- ACK，表明数据包成功接收或数据域没有CRC错误且PID域正确。
- NAK，表明设备不能从host接收数据（OUT）或向host发送数据（IN）。
- STALL，设备返回的响应，可以是对IN令牌包的响应、OUT的数据阶段的响应、PING传输的响应。
- NYET，仅适用于HS设备。可以用于响应PING协议，或用于响应split传输时FS/HS设备未完成。
- ERR，仅适用于HS设备。允许HS HUB报告总线上的错误。
数据翻转同步和重试
USB提供一种确保在数据收发者间数据序列同步的机制，通过使用DATA0和DATA1包和数据收发者的序列位翻转来实现。
初始化
控制传输使用SETUP令牌包初始化host和设备序列位，如下图所示：
成功的数据传输
在每次传输中，接收者需要比较发送者的序列位（数据包PID域编码是DATA0或DATA1）是否与接收者序列位一致。若数据可接收并且收发序列位一致，序列位需要翻转。
数据损坏或不可接收
若不能接收数据或数据已经损坏，接受者会发送NAK或STALL握手包，并且不会翻转它的序列位。
损坏的ACK握手包
当发送者没有收到正确的ACK，不会翻转序列位。当超时后会重试发送相同数据，直到接收到正确的ACK。
事务（Transaction）与传输（Transfer）
USB传输最基本的单元是包（Packet），包类型是PID域表示。单一的包无法完成完整数据的传输。一个完整数据传输往往需要包含到多个包：令牌包、数据包、握手包，而这个过程被称为事务（Transaction）。单个或多个事务组合起来就是一个传输（Transfer）。
不同事务类型包含包的数量不完全相同，它取决于端点（endpoint）类型。这里有四种端点类型：批量（bulk）、控制（control）、中断（interrupt）和实时（isochronous）。
如下就是一个完整的BOT SCSI CMD传输，总共包含三个批量事务：CBW事务、SCSI DATA事务和CSW事务。而每个事务都是一个批量事务类型，都是一个三阶段的事务。
批量事务（Bulk）
批量事务类型的特点是能够通过错误检测和重试，在主机与功能之间保证数据无错误的传输。它使用三阶段的事务包括：令牌包、数据包、握手包。
常见支持批量事务的设备有：USB存储设备。
控制传输（Control）
控制传输至少有两个事务阶段：设置（Setup）和状态（Status）。控制传输可选择在设置阶段和状态阶段之间包含一个数据（Data）阶段。在设置阶段，使用 SETUP 事务将信息传送到功能的控制端点。SETUP 事务的格式类似于 OUT，但使用的是 SETUP PID 而不是 OUT PID。
下图是一个SETUP事务包含三个包：SETUP包、DATA0包、ACK包。
若存在，控制传输会包含数据阶段，由一个或多个IN或OUT事务组成，遵循与批量事务相同的协议规则。所有在数据阶段的传输事务保持相同的方向（例如全IN事务或全OUT事务）。一个SETUP总是使用DATA0的PID作为SETUP事务的数据域。
控制传输的状态阶段是序列上的最后一个事务。状态阶段事物遵循与批量事务相同的协议序列。例如，当数据阶段包含全OUT事务，状态就是一个IN事务。若控制序列没有数据阶段，则状态就是一个IN事务。
所有的USB设备必须支持的传输类型。
中断事务（Interrupt）
中断事务使用三阶段的事务包括：令牌包、数据包、握手包。
中断事务跟批量事务非常类似，不同的是Host会周期性地发送事务进行数据读写。常见支持中断事务的设备有：USB鼠标、USB键盘等。
实时事务（Isochronous）
实时事务包含一个令牌和一个数据阶段，但没有握手阶段。实时事务不支持握手阶段或重试能力。
实时事务需要Host周期性的发起，相比中断事务，不要求准确性，传输的数据量比较大。常见支持实时事务的设备有USB摄像头。
usb驱动协议栈
为分析流程，需要打开动态调试，具体方法见 Linux驱动-内核调试手段
⚠️注意：以下内核以linux-6.1为模板编写，切换到6.6版本有部分地方有问题
简略流程-接入ssp固态硬盘设备
当xHCI 控制器检测到 USB 端口状态变化，这里是有ssp设备接入。硬件生成 Port Status Change Event TRB，放入 Event Ring。1
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56// xhci - xhci_hc_driver
irqreturn_t xhci_irq(struct usb_hcd *hcd)
|-xhci_handle_event(xhci, ir)
|-handle_port_status(xhci, ir, event) // work_struct机制唤醒 hcd_resume_work
// usb core - usb_generic_xhci_driver
void hcd_resume_work(struct work_struct *work)
|-usb_remote_wakeup(udev)
|-usb_autoresume_device(udev)
|-pm_runtime_get_sync(&udev->dev)
|-__pm_runtime_resume(dev, RPM_GET_PUT)
--|-callback = RPM_GET_CALLBACK(dev, runtime_resume)
--|-rpm_callback(callback, dev) // 调用 usb_runtime_resume
|-rpm_resume(dev, rpmflags)
int rpm_resume(struct device *dev, int rpmflags)
int usb_runtime_resume(struct device *dev)
|-usb_resume_interface(udev, intf, msg, udev->reset_resume)
|-driver->resume(intf) // 调用 hub_resume
int hub_resume(struct usb_interface *intf)
|-hub_activate(hub, HUB_RESUME)
|-kick_hub_wq(hub) // 触发 hub->events hub_event
void hub_event(struct work_struct *work)
|-port_event(hub, i)
|-hub_port_connect_change(hub, port1, portstatus, portchange)
|-hub_port_connect(hub, port1, portstatus, portchange)
|-usb_new_device(udev)
|-device_add(&udev->dev) // 注册设备，其中bus_probe_device(dev)会触发
int usb_probe_device(struct device *dev)
|-usb_generic_driver_probe(udev)
|-usb_set_configuration(udev, c) // 注册设备，会触发 usb_probe_interface
int usb_probe_interface(struct device *dev)
|-driver->probe(intf, id) // 调用驱动探测， 这里调用 uas_probe
// uas
int uas_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id)
|-INIT_WORK(&devinfo->scan_work, uas_scan_work) // 延时调用，调用uas_scan_work
|-scsi_add_host(shost, &intf->dev) // 同步调用
|-scsi_add_host_with_dma(host, dev, dev)
void uas_scan_work(struct work_struct *work)
|-scsi_scan_host(shost)
// scsi
int scsi_add_host_with_dma(struct Scsi_Host *shost, struct device *dev, struct device *dma_dev)
/* scsi设备注册到内核 */
void scsi_scan_host(struct Scsi_Host *shost)
|-do_scsi_scan_host(shost)
|-scsi_scan_host_selected(shost, SCAN_WILD_CARD, SCAN_WILD_CARD, SCAN_WILD_CARD, 0)
|-scsi_scan_channel(shost, channel, id, lun, rescan)
|-__scsi_scan_target(&shost->shost_gendev, channel, id, lun, rescan)
|-scsi_probe_and_add_lun(starget, 0, &bflags, NULL, rescan, NULL)
|-scsi_add_lun(sdev, result, &bflags, shost->async_scan)
|-scsi_sysfs_add_sdev(sdev) // 通过调用 device_add 触发 sd_probe
int sd_probe(struct device *dev)
|-sd_revalidate_disk(gd)
/* 重新识别scsi disk基本信息 */
抓取usb日志
抓取USB大容量存储日志
USB大容量存储详细调试
1 | USB大容量存储详细调试 |
写入数据
1 | [root@tst ]# dd if=/dev/urandom of=/dev/sda bs=4K count=32 |
读取数据
1 | [root@tst ]# dd if=/dev/sda of=/dev/null bs=4k count=8 |
usbmon抓取数据包
usbmon数据结构说明
1 | # 直接抓取所有总线数据 |
Event：
- S：submission
- C：callback
- E：submission error
“Address”结构：URB type & direction:Bus number:Device address:Endpoint number
URB type & direction：
- Ci Co Control input and output
- Zi Zo Isochronous input and output
- Ii Io Interrupt input and output
- Bi Bo Bulk input and output
scsi命令简介
scsi命令解析，底层是bulk传输，每个命令包含CBW(31)+DATA(N)+CSW(13)，CBW中指定每次通信的命令类型和DATA包总长度，CSW为命令的执行状态。
下面是写入WRITE_10 CBW命令的具体过程：1
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7# WRITE_10 CBW，需要传递122880(0x01e000)大小的数据
ffff000812db3a80 889164241 S Bo:3:009:2 -115 31 = 55534243 13000000 00e00100 00000a2a 00000000 000000f0 00000000 000000
ffff000812db3a80 889164255 C Bo:3:009:2 0 31 >
ffff000812db3d80 889164258 S Bo:3:009:2 -115 122880 = 9db115df 28bbaf54 05b76254 f76172a0 8f6c83fd aadeda10 a3a784b9 49b374e7
ffff000812db3d80 889171319 C Bo:3:009:2 0 122880 >
ffff000812db3a80 889171322 S Bi:3:009:1 -115 13 <
ffff000812db3a80 889172351 C Bi:3:009:1 0 13 = 55534253 13000000 00000000 00
设备接入
1 | # 设备接入 |
写入数据
1 | # 写入数据 |
读取数据
1 | # 读取数据 |
安全弹出
1 | # 安全弹出 |
设备拔出
1 | # 拔出设备 |
抓取动态调试日志
开启模块调试1
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13启用usbcore所有调试信息
echo "module usbcore +p" > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
启用Hub事件日志
echo "module hub +p" > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
启用 scsi_mod 的调试（SCSI 核心层）
echo 'module scsi_mod +p' > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
启用 sd_mod 的调试（SCSI 磁盘驱动）
echo 'module sd_mod +p' > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
根据实际使用的控制器选择（通过lsusb -t查看）
echo "module xhci_hcd +p" > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control # USB 3.0
例如调试USB存储设备
echo "module usb-storage +p" > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
开启文件1
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4echo file drivers/usb/core/hub.c +p > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
echo file drivers/usb/core/hcd.c +p > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
echo file drivers/usb/dwc3/dwc3-*.c +p > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
echo file drivers/scsi/sd.c +p > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control
主控注册
1 | [root@tst ] |
设备接入
1 | [ 5722.347763][ C0] xhci-hcd xhci-hcd.0.auto: Port change event, 2-1, id 2, portsc: 0xa021603 |
读写数据
1 | [root@tst ]# dd if=/dev/urandom of=/dev/sda bs=1K count=8K |
移除SCSI缓存
1 | [root@tst ]# echo 1 > /sys/class/block/sda/device/delete |
安全弹出
1 | [root@tst ] |
设备拔出
1 | [ 981.667755][ C0] xhci-hcd xhci-hcd.0.auto: Port change event, 2-1, id 2, portsc: 0xc0202a0 |
抓取函数堆栈
通过dump_stack()函数，查看特定函数的堆栈
xhci_halt
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/host/xhci.c |
xhci_run
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/host/xhci.c |
usb_get_langid
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/message.c |
usb_probe_device
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/driver.c |
xhci_add_endpoint
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/host/xhci.c |
xhci_check_bandwidth
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/host/xhci.c |
xhci_set_port_power
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/host/xhci-hub.c |
usb_device_supports_lpm
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/hub.c |
抓取ftrace函数调用
配置ftrace1
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27cd /sys/kernel/debug/tracing
echo function_graph > current_tracer
echo __dwc3_set_mode > set_graph_function
echo uas_probe >> set_graph_function
echo scsi_add_host >> set_graph_function
echo sd_probe >> set_graph_function
echo hcd_resume_work >> set_graph_function
echo submit_bio >> set_graph_function
# echo usb_hcd_irq >> set_graph_function # 查看寄存器
echo xhci_* > set_ftrace_filter
echo usb_* >> set_ftrace_filter
echo *dwc3* >> set_ftrace_filter
echo hcd_* >> set_ftrace_filter
echo uas_* >> set_ftrace_filter
echo scsi_* >> set_ftrace_filter
echo sd_* >> set_ftrace_filter
echo _dev_info > set_ftrace_notrace
echo mutex* >> set_ftrace_notrace
echo _raw_spin* >> set_ftrace_notrace
echo __pm_runtime* >> set_ftrace_notrace
echo xhci_dbg_trace >> set_ftrace_notrace
echo nosleep-time > trace_options
echo nograph-time > trace_options
echo noirq-info > trace_options
echo noannotate > trace_options
echo 20 > max_graph_depth
cd -
抓取ftrace1
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9echo device > /sys/class/usb_role/22100000.dwc3-role-switch/role
sleep 3
echo > /sys/kernel/debug/tracing/trace
echo 1 > /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on
echo host > /sys/class/usb_role/22100000.dwc3-role-switch/role
sleep 3
echo 0 > /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on
cat /sys/kernel/debug/tracing/trace > /tmp/trace.log
主控注册
1 | echo device > /sys/class/usb_role/22100000.dwc3-role-switch/role |
1 | # tracer: function_graph |
设备接入
1 | cd /sys/kernel/debug/tracing |
屏蔽usb_hcd_irq函数的数据1
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#
# CPU DURATION FUNCTION CALLS
# | | | | | | |
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0) 0.315 us | usb_hub_find_child();
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0) | hub_activate() {
0) | hub_ext_port_status() {
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0) | usb_hcd_submit_urb() {
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0) 0.300 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) | xhci_get_port_status.isra.17() {
0) 0.290 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.305 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 1.570 us | }
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0) 0.315 us | usb_hcd_unlink_urb_from_ep();
0) 2.040 us | usb_hcd_giveback_urb();
0) # 8710.875 us | }
0) # 8711.840 us | }
0) 0.380 us | usb_free_urb();
0) # 8713.275 us | }
0) # 8715.220 us | }
0) # 8716.370 us | }
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0) | usb_clear_port_feature() {
0) | usb_control_msg() {
0) 0.380 us | usb_alloc_urb();
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0) | usb_submit_urb() {
0) | usb_hcd_submit_urb() {
0) | usb_get_urb() {
0) 0.470 us | usb_get_urb.part.12();
0) 1.155 us | }
0) 0.320 us | usb_hcd_link_urb_to_ep();
0) | xhci_hub_control() {
0) 0.300 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.300 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) # 8092.335 us | }
0) 0.465 us | usb_hcd_unlink_urb_from_ep();
0) 1.130 us | usb_hcd_giveback_urb();
0) # 8097.990 us | }
0) # 8098.745 us | }
0) 0.500 us | usb_free_urb();
0) # 8100.150 us | }
0) # 8101.515 us | }
0) # 8102.225 us | }
0) | usb_submit_urb() {
0) | usb_hcd_submit_urb() {
0) | usb_get_urb() {
0) 0.355 us | usb_get_urb.part.12();
0) 0.985 us | }
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0) 0.300 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
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0) | usb_autosuspend_device() {
0) 0.455 us | usb_runtime_suspend();
0) 1.735 us | }
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0) | usb_hcd_poll_rh_status() {
0) | xhci_hub_status_data() {
0) 0.325 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.300 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
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0) | hub_ext_port_status() {
0) | usb_control_msg() {
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0) | usb_start_wait_urb() {
0) | usb_submit_urb() {
0) | usb_hcd_submit_urb() {
0) | usb_get_urb() {
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0) 0.295 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) | xhci_get_port_status.isra.17() {
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0) 0.285 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
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0) 1.135 us | usb_hcd_giveback_urb();
0) # 8445.020 us | }
0) # 8445.650 us | }
0) 0.375 us | usb_free_urb();
0) # 8446.925 us | }
0) # 8448.525 us | }
0) # 8449.160 us | }
0) 0.310 us | hub_port_warm_reset_required();
0) | usb_alloc_dev() {
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0) | xhci_alloc_dev() {
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0) | xhci_debugfs_create_slot() {
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0) | usb_hcd_find_raw_port_number() {
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0) | xhci_get_rhub() {
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0) | hub_ext_port_status() {
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0) 0.295 us | hub_port_warm_reset_required();
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0) # 5570.080 us | }
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0) 0.595 us | usb_set_device_state();
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0) 1.085 us | }
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0) | usb_disable_endpoint() {
0) 0.320 us | usb_hcd_flush_endpoint();
0) | usb_hcd_disable_endpoint() {
0) | xhci_endpoint_disable() {
0) 0.295 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.865 us | }
0) 1.435 us | }
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0) | usb_enable_endpoint() {
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0) | xhci_endpoint_reset() {
0) 0.300 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.995 us | }
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0) | usb_start_wait_urb() {
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0) | xhci_triad_to_transfer_ring() {
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0) | xhci_triad_to_transfer_ring() {
0) 0.300 us | xhci_get_virt_ep();
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0) | xhci_check_args() {
0) 0.305 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.865 us | }
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0) 0.300 us | xhci_get_virt_ep();
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0) | xhci_triad_to_transfer_ring() {
0) 0.310 us | xhci_get_virt_ep();
0) 0.285 us | xhci_virt_ep_to_ring();
0) 1.405 us | }
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0) 0.305 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.765 us | usb_hcd_map_urb_for_dma();
0) 1.905 us | }
0) | xhci_urb_enqueue() {
0) 0.295 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) | xhci_check_args() {
0) 0.295 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 1.035 us | }
0) | xhci_queue_ctrl_tx() {
0) 0.295 us | xhci_get_endpoint_index();
0) | xhci_triad_to_transfer_ring() {
0) 0.515 us | xhci_get_virt_ep();
0) 0.290 us | xhci_virt_ep_to_ring();
0) 1.645 us | }
0) 0.290 us | xhci_get_ep_ctx();
0) | xhci_triad_to_transfer_ring() {
0) 0.305 us | xhci_get_virt_ep();
0) 0.290 us | xhci_virt_ep_to_ring();
0) 1.410 us | }
0) 0.310 us | usb_hcd_link_urb_to_ep();
0) 0.315 us | xhci_td_remainder();
0) 1.230 us | xhci_ring_ep_doorbell();
0) 9.825 us | }
0) + 13.075 us | }
0) + 17.105 us | }
0) + 17.695 us | }
0) 0.350 us | usb_free_urb();
0) + 19.770 us | }
0) + 21.195 us | }
0) + 22.030 us | }
0) + 22.815 us | }
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0) # 6179.885 us | }
0) | usb_set_configuration() {
0) 0.365 us | usb_autoresume_device();
0) | usb_hcd_alloc_bandwidth() {
0) 0.320 us | usb_find_alt_setting();
0) | xhci_add_endpoint() {
0) | xhci_check_args() {
0) 0.300 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.890 us | }
0) 0.310 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) | xhci_get_endpoint_flag() {
0) 0.300 us | xhci_get_endpoint_index.part.25();
0) 0.930 us | }
0) 0.320 us | xhci_get_input_control_ctx();
0) 0.305 us | xhci_get_endpoint_index.part.25();
0) | xhci_endpoint_init() {
0) | xhci_get_endpoint_index() {
0) 0.310 us | xhci_get_endpoint_index.part.25();
0) 0.895 us | }
0) | xhci_ring_alloc() {
0) | xhci_alloc_segments_for_ring() {
0) 1.515 us | xhci_segment_alloc();
0) 1.495 us | xhci_segment_alloc();
0) 0.660 us | xhci_link_segments.part.16();
0) 0.660 us | xhci_link_segments.part.16();
0) 6.115 us | }
0) 6.995 us | }
0) 9.120 us | }
0) 0.350 us | xhci_get_ep_ctx();
0) * 10100.61 us | }
0) | xhci_add_endpoint() {
0) | xhci_check_args() {
0) 0.300 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.870 us | }
0) 0.440 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) | xhci_get_endpoint_flag() {
0) 0.295 us | xhci_get_endpoint_index.part.25();
0) 0.875 us | }
0) 0.295 us | xhci_get_input_control_ctx();
0) 0.300 us | xhci_get_endpoint_index.part.25();
0) | xhci_endpoint_init() {
0) | xhci_get_endpoint_index() {
0) 0.290 us | xhci_get_endpoint_index.part.25();
0) 0.865 us | }
0) | xhci_ring_alloc() {
0) | xhci_alloc_segments_for_ring() {
0) 1.090 us | xhci_segment_alloc();
0) 1.115 us | xhci_segment_alloc();
0) 0.665 us | xhci_link_segments.part.16();
0) 0.665 us | xhci_link_segments.part.16();
0) 5.455 us | }
0) 6.250 us | }
0) 8.090 us | }
0) 0.355 us | xhci_get_ep_ctx();
0) * 10098.76 us | }
0) | xhci_check_bandwidth() {
0) | xhci_check_args() {
0) 0.300 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 1.335 us | }
0) 0.300 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.440 us | xhci_alloc_command();
0) 0.300 us | xhci_get_input_control_ctx();
0) 0.370 us | xhci_get_slot_ctx();
0) | xhci_configure_endpoint() {
0) 0.480 us | xhci_get_input_control_ctx();
0) 0.290 us | xhci_get_slot_ctx();
0) | xhci_queue_configure_endpoint() {
0) 0.680 us | xhci_mod_cmd_timer();
0) 2.570 us | }
0) | xhci_ring_cmd_db() {
0) # 5569.120 us | xhci_ring_cmd_db.part.52();
0) # 5569.690 us | }
0) * 13234.08 us | }
0) | xhci_zero_in_ctx.isra.52() {
0) 0.305 us | xhci_get_input_control_ctx();
0) 0.360 us | xhci_get_slot_ctx();
0) 0.480 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.365 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.345 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.345 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.350 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.345 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.360 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.355 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.355 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.360 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.345 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.350 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.355 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.350 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.350 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.355 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.360 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.355 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.345 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.350 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.340 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.350 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.355 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.365 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.380 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.360 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.345 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.355 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.350 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.340 us | xhci_get_ep_ctx();
0) + 22.305 us | }
0) | xhci_debugfs_create_endpoint() {
0) + 10.520 us | xhci_debugfs_create_ring_dir.isra.15();
0) + 11.440 us | }
0) | xhci_debugfs_create_endpoint() {
0) 7.035 us | xhci_debugfs_create_ring_dir.isra.15();
0) 7.925 us | }
0) * 22328.79 us | }
0) * 42530.67 us | }
0) 0.320 us | usb_altnum_to_altsetting();
0) | usb_enable_interface() {
0) | usb_enable_endpoint() {
0) | usb_hcd_reset_endpoint() {
0) | xhci_endpoint_reset() {
0) 0.335 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.305 us | xhci_get_endpoint_index.part.25();
0) | xhci_get_endpoint_flag() {
0) 0.300 us | xhci_get_endpoint_index.part.25();
0) 0.870 us | }
0) 0.395 us | xhci_alloc_command();
0) | xhci_alloc_command_with_ctx() {
0) 0.510 us | xhci_alloc_command();
0) 1.035 us | xhci_alloc_container_ctx();
0) 2.560 us | }
0) | xhci_queue_stop_endpoint() {
0) 0.490 us | xhci_mod_cmd_timer();
0) 1.845 us | }
0) | xhci_ring_cmd_db() {
0) # 5570.580 us | xhci_ring_cmd_db.part.52();
0) # 5571.160 us | }
0) 0.350 us | xhci_get_input_control_ctx();
0) 0.545 us | xhci_slot_copy();
0) 0.540 us | xhci_endpoint_copy();
0) | xhci_queue_configure_endpoint() {
0) 0.435 us | xhci_mod_cmd_timer();
0) 1.790 us | }
0) | xhci_ring_cmd_db() {
0) # 5569.710 us | xhci_ring_cmd_db.part.52();
0) # 5570.275 us | }
0) | xhci_free_command() {
0) 0.415 us | xhci_free_container_ctx.part.36();
0) 1.300 us | }
0) 0.360 us | xhci_free_command();
0) * 11163.98 us | }
0) * 11164.59 us | }
0) * 11165.19 us | }
0) | usb_enable_endpoint() {
0) | usb_hcd_reset_endpoint() {
0) | xhci_endpoint_reset() {
0) 0.295 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.295 us | xhci_get_endpoint_index.part.25();
0) | xhci_get_endpoint_flag() {
0) 0.295 us | xhci_get_endpoint_index.part.25();
0) 0.870 us | }
0) 0.445 us | xhci_alloc_command();
0) | xhci_alloc_command_with_ctx() {
0) 0.375 us | xhci_alloc_command();
0) 0.820 us | xhci_alloc_container_ctx();
0) 2.375 us | }
0) | xhci_queue_stop_endpoint() {
0) 0.445 us | xhci_mod_cmd_timer();
0) 1.925 us | }
0) | xhci_ring_cmd_db() {
0) # 5569.855 us | xhci_ring_cmd_db.part.52();
0) # 5570.440 us | }
0) | usb_hcd_irq() {
0) | xhci_irq() {
0) 0.285 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.310 us | xhci_get_virt_ep();
0) 0.295 us | xhci_dma_to_transfer_ring();
0) 0.300 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 1.230 us | xhci_update_erst_dequeue.isra.49();
0) # 8267.135 us | }
0) # 8267.755 us | }
0) 0.320 us | xhci_get_input_control_ctx();
0) 0.545 us | xhci_slot_copy();
0) 0.535 us | xhci_endpoint_copy();
0) | xhci_queue_configure_endpoint() {
0) 0.465 us | xhci_mod_cmd_timer();
0) 1.790 us | }
0) | xhci_ring_cmd_db() {
0) # 5569.955 us | xhci_ring_cmd_db.part.52();
0) # 5570.570 us | }
0) | xhci_free_command() {
0) 0.390 us | xhci_free_container_ctx.part.36();
0) 1.060 us | }
0) 0.360 us | xhci_free_command();
0) * 19435.82 us | }
0) * 19437.30 us | }
0) * 19437.90 us | }
0) * 30604.01 us | }
0) 0.300 us | usb_of_has_combined_node();
0) 0.705 us | usb_of_get_interface_node();
0) 0.330 us | usb_get_dev();
0) | usb_control_msg_send() {
0) | usb_control_msg() {
0) 0.360 us | usb_alloc_urb();
0) | usb_start_wait_urb() {
0) | usb_submit_urb() {
0) | usb_hcd_submit_urb() {
0) | usb_get_urb() {
0) 0.315 us | usb_get_urb.part.12();
0) 0.925 us | }
0) | xhci_map_urb_for_dma() {
0) 0.295 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 1.080 us | }
0) | xhci_urb_enqueue() {
0) 0.300 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) | xhci_check_args() {
0) 0.440 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 1.015 us | }
0) | xhci_queue_ctrl_tx() {
0) 0.300 us | xhci_get_endpoint_index();
0) | xhci_triad_to_transfer_ring() {
0) 0.295 us | xhci_get_virt_ep();
0) 0.295 us | xhci_virt_ep_to_ring();
0) 1.410 us | }
0) 0.290 us | xhci_get_ep_ctx();
0) | xhci_triad_to_transfer_ring() {
0) 0.295 us | xhci_get_virt_ep();
0) 0.295 us | xhci_virt_ep_to_ring();
0) 1.420 us | }
0) 0.315 us | usb_hcd_link_urb_to_ep();
0) 1.250 us | xhci_ring_ep_doorbell();
0) 8.520 us | }
0) + 11.085 us | }
0) + 14.585 us | }
0) + 15.180 us | }
0) 0.560 us | usb_free_urb();
0) + 17.835 us | }
0) + 19.220 us | }
0) + 19.925 us | }
0) 1.695 us | usb_set_device_state();
0) 0.310 us | usb_cache_string();
0) | usb_unlocked_enable_lpm() {
0) 0.320 us | usb_enable_lpm();
0) 1.070 us | }
0) 0.425 us | usb_enable_ltm();
0) | usb_bus_notify() {
0) | usb_create_sysfs_intf_files() {
0) 0.325 us | usb_cache_string();
0) 0.920 us | }
0) 1.630 us | }
0) 0.955 us | usb_uevent();
0) 1.495 us | usb_if_uevent();
0) | usb_device_match() {
0) 0.335 us | usb_match_dynamic_id();
0) 0.960 us | }
0) | usb_device_match() {
0) | usb_match_id.part.16() {
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.915 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.870 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.865 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.290 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.305 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.865 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.305 us | usb_match_device();
0) 0.880 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.865 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.310 us | usb_match_device();
0) 0.895 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.315 us | usb_match_device();
0) 0.320 us | usb_match_one_id_intf();
0) 1.490 us | }
0) + 13.540 us | }
0) 0.330 us | usb_match_dynamic_id();
0) + 14.745 us | }
0) 0.315 us | usb_device_match();
0) | usb_device_match() {
0) | usb_match_id.part.16() {
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.310 us | usb_match_device();
0) 0.890 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.305 us | usb_match_device();
0) 0.885 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.870 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.865 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.305 us | usb_match_device();
0) 0.865 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.850 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.855 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.305 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.865 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.305 us | usb_match_device();
0) 0.875 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.855 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.870 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.305 us | usb_match_device();
0) 0.855 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.870 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.880 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.290 us | usb_match_device();
0) 0.865 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.305 us | usb_match_device();
0) 1.535 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.305 us | usb_match_device();
0) 0.865 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.290 us | usb_match_device();
0) 0.850 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.305 us | usb_match_device();
0) 0.870 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.305 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.870 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.865 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.870 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.870 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.305 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.865 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.310 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.320 us | usb_match_device();
0) 0.895 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.875 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.865 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.865 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.855 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.865 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.310 us | usb_match_device();
0) 0.885 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.870 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.875 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.875 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.305 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.855 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.305 us | usb_match_device();
0) 0.855 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.295 us | usb_match_device();
0) 0.870 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.875 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
0) 0.860 us | }
0) | usb_match_one_id() {
0) 0.300 us | usb_match_device();
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0) 8.915 us | usb_create_ep_devs();
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7) | scsi_execute_cmd() {
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7) | scsi_queue_rq() {
7) 0.320 us | scsi_init_command();
7) 0.440 us | scsi_alloc_sgtables();
7) 2.735 us | }
7) 8.280 us | }
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7) | scsi_mode_sense() {
7) | scsi_execute_cmd() {
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7) 0.485 us | scsi_mq_get_budget();
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7) | scsi_queue_rq() {
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7) 9.905 us | }
7) + 11.075 us | }
7) 0.405 us | scsi_log_reserve_buffer();
7) 0.425 us | scsi_log_reserve_buffer();
7) | scsi_mode_sense() {
7) | scsi_execute_cmd() {
7) 0.730 us | scsi_alloc_request();
7) 0.435 us | scsi_mq_get_budget();
7) 0.300 us | scsi_mq_set_rq_budget_token();
7) | scsi_queue_rq() {
7) 0.320 us | scsi_init_command();
7) 0.420 us | scsi_alloc_sgtables();
7) 2.845 us | }
7) 0.345 us | scsi_normalize_sense();
7) 9.050 us | }
7) 9.725 us | }
7) 0.355 us | scsi_log_reserve_buffer();
7) 0.375 us | scsi_report_opcode();
7) 0.345 us | scsi_report_opcode();
7) 0.310 us | scsi_report_opcode();
7) 0.645 us | sd_dif_config_host();
7) 0.515 us | sd_set_flush_flag();
7) 0.450 us | sd_config_write_same();
7) * 29270.32 us | } /* sd_revalidate_disk */
7) 1.170 us | scsi_mq_init_request();
7) 0.350 us | scsi_mq_init_request();
7) | sd_open() {
7) 0.575 us | scsi_device_get();
7) 0.505 us | scsi_block_when_processing_errors();
7) | sd_revalidate_disk() {
7) | scsi_execute_cmd() {
7) 1.285 us | scsi_alloc_request();
7) 0.410 us | scsi_mq_get_budget();
7) 0.330 us | scsi_mq_set_rq_budget_token();
7) | scsi_queue_rq() {
7) 1.345 us | scsi_init_command();
7) 3.475 us | }
7) 0.420 us | scsi_normalize_sense();
7) + 12.145 us | }
7) | scsi_execute_cmd() {
7) 0.565 us | scsi_alloc_request();
7) 0.405 us | scsi_mq_get_budget();
7) 0.310 us | scsi_mq_set_rq_budget_token();
7) | scsi_queue_rq() {
7) 0.320 us | scsi_init_command();
7) 0.555 us | scsi_alloc_sgtables();
7) 2.810 us | }
7) 0.415 us | scsi_normalize_sense();
7) 9.985 us | }
7) | scsi_execute_cmd() {
7) 0.560 us | scsi_alloc_request();
7) 0.400 us | scsi_mq_get_budget();
7) 0.290 us | scsi_mq_set_rq_budget_token();
7) | scsi_queue_rq() {
7) 0.315 us | scsi_init_command();
7) 0.370 us | scsi_alloc_sgtables();
7) 2.545 us | }
7) 7.695 us | }
7) | scsi_mode_sense() {
7) | scsi_execute_cmd() {
7) 0.525 us | scsi_alloc_request();
7) 0.405 us | scsi_mq_get_budget();
7) 0.290 us | scsi_mq_set_rq_budget_token();
7) | scsi_queue_rq() {
7) 0.325 us | scsi_init_command();
7) 0.385 us | scsi_alloc_sgtables();
7) 2.525 us | }
7) 0.350 us | scsi_normalize_sense();
7) 8.500 us | }
7) 9.355 us | }
7) | scsi_mode_sense() {
7) | scsi_execute_cmd() {
7) 0.530 us | scsi_alloc_request();
7) 0.440 us | scsi_mq_get_budget();
7) 0.320 us | scsi_mq_set_rq_budget_token();
7) | scsi_queue_rq() {
7) 0.315 us | scsi_init_command();
7) 0.355 us | scsi_alloc_sgtables();
7) 2.540 us | }
7) 0.360 us | scsi_normalize_sense();
7) 8.650 us | }
7) 9.280 us | }
7) 0.490 us | scsi_report_opcode();
7) 0.325 us | scsi_report_opcode();
7) 0.425 us | scsi_report_opcode();
7) 0.520 us | sd_dif_config_host();
7) 0.340 us | sd_set_flush_flag();
7) 0.345 us | sd_config_write_same();
7) + 57.640 us | }
7) + 61.760 us | }
7) | sd_release() {
7) 0.475 us | scsi_device_put();
7) 1.560 us | }
7) 0.375 us | scsi_log_reserve_buffer();
7) 0.950 us | scsi_autopm_put_device();
7) * 35083.09 us | } /* sd_probe */
usb_hcd_irqh函数调用情况1
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60
61
62# tracer: function_graph
#
# CPU DURATION FUNCTION CALLS
# | | | | | | |
0) | usb_hcd_irq() {
0) | xhci_irq() {
0) 0.505 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 3.275 us | usb_hcd_resume_root_hub();
0) | usb_hcd_poll_rh_status() {
0) | xhci_hub_status_data() {
0) 0.310 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.320 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 2.655 us | }
0) 4.250 us | }
0) 1.225 us | xhci_update_erst_dequeue.isra.49();
0) + 16.345 us | }
0) + 20.665 us | }
0) | usb_hcd_irq() {
0) | xhci_irq() {
0) 0.310 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.315 us | xhci_get_virt_ep();
0) 0.300 us | xhci_dma_to_transfer_ring();
0) 0.310 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.310 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.310 us | xhci_get_ep_ctx();
0) | xhci_td_cleanup() {
0) 0.370 us | xhci_unmap_td_bounce_buffer.isra.38();
0) | xhci_giveback_urb_in_irq.isra.39() {
0) 0.410 us | xhci_urb_free_priv();
0) 0.320 us | usb_hcd_unlink_urb_from_ep();
0) 0.350 us | usb_hcd_giveback_urb();
0) 2.300 us | }
0) 3.715 us | }
0) 1.200 us | xhci_update_erst_dequeue.isra.49();
0) + 15.620 us | }
0) + 16.405 us | }
0) | usb_hcd_irq() {
0) | xhci_irq() {
0) 0.310 us | usb_hcd_is_primary_hcd();
0) 0.310 us | xhci_get_virt_ep();
0) 0.295 us | xhci_dma_to_transfer_ring();
0) 0.290 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.295 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.295 us | xhci_get_virt_ep();
0) 0.295 us | xhci_dma_to_transfer_ring();
0) 0.300 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.295 us | xhci_get_ep_ctx();
0) 0.300 us | xhci_get_ep_ctx();
0) | xhci_td_cleanup() {
0) 0.295 us | xhci_unmap_td_bounce_buffer.isra.38();
0) | xhci_giveback_urb_in_irq.isra.39() {
0) 0.340 us | xhci_urb_free_priv();
0) 0.315 us | usb_hcd_unlink_urb_from_ep();
0) 0.335 us | usb_hcd_giveback_urb();
0) 2.090 us | }
0) 3.225 us | }
0) 1.225 us | xhci_update_erst_dequeue.isra.49();
0) + 16.115 us | }
0) + 16.700 us | }
读写数据
1 | cd /sys/kernel/debug/tracing |
1 | # tracer: function_graph |
移除SCSI缓存
1 | cd /sys/kernel/debug/tracing |
1 | # tracer: function_graph |
安全弹出
1 | cd /sys/kernel/debug/tracing |
1 | # tracer: function_graph |
设备拔出
1 | cd /sys/kernel/debug/tracing |
1 | # tracer: function_graph |
异步：suspend机制
1 | echo device > /sys/class/usb_role/22100000.dwc3-role-switch/role |
1 | 3) | () { |
驱动代码细节
数据结构
xhci_hcd
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/host/xhci.h |
usb_hcd
1 | // linux-6.6.64/include/linux/usb/hcd.h |
端口状态变化
依次经历如下过程，状态格式为：【供电】【设备连接】【端口使能】【连接状态】【端口速度】
主控注册后，不间断轮询状态为：Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0
设备接入后，状态切换为：
Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5
Powered Connected Disabled Link:Hot Reset PortSpeed:5
Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5
安全弹出后，状态切换为：Powered Connected Enabled Link:U3 PortSpeed:5
设备拔出后，状态切换为：Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0
安全弹出后，再切换角色回host，状态切换为：
- 初次探测，握手失败，硬件复位了状态机。
Powered Connected Disabled Link:Polling PortSpeed:1
Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0
- 高速通道建立
Powered Connected Disabled Link:Polling PortSpeed:1 In-Reset
Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5
- 链路不稳定与降级震荡，“Link Training Flapping”（链路训练震荡）
Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:3
Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5
Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0
Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5
Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0
Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5
- USB 3.0 物理链路正式建立
Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0
Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:51
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70cd /sys/kernel/debug/tracing
# echo 1 > events/xhci-hcd/enable
echo 1 > events/xhci-hcd/xhci_handle_port_status/enable
echo 1 > events/xhci-hcd/xhci_hub_status_data/enable
cat trace_pipe >/tmp/trace.log &
<主控注册>
<设备接入>
dd if=/dev/urandom of=/dev/sda bs=4K count=32
dd if=/dev/sda of=/dev/null bs=4k count=8
echo 1 > /sys/class/block/sda/device/delete
echo 1 > /sys/bus/usb/devices/2-1/remove
<设备拔出>
killall cat && cat /tmp/trace.log
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6379.867416: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6379.883398: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6379.899397: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6379.919399: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6379.935398: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6379.951398: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6379.963402: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6379.967397: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6379.983396: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6379.999396: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.007392: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6380.015397: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6380.031396: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6380.047398: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.051391: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6380.063397: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6380.079397: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6380.095403: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.095413: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.111406: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.127397: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6380.139392: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.143397: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.159395: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.175397: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6380.183392: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.191397: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.207397: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.223397: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6380.227391: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.239398: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.255396: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.271403: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6380.271413: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6380.287405: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6380.303397: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.315392: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6380.319396: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:2-68 [000] d..1. 6380.335396: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6380.359406: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
<idle>-0 [000] d.h2. 6388.265696: xhci_handle_port_status: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5 Change: CSC Wake: WCE WOE
<idle>-0 [000] dNh2. 6388.265700: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5 Change: CSC Wake: WCE WOE
<idle>-0 [000] d.s2. 6388.391378: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5 Change: Wake:
<idle>-0 [000] d.s2. 6388.403379: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Disabled Link:Hot Reset PortSpeed:5 In-Reset Change: Wake:
<idle>-0 [000] d.h2. 6388.404469: xhci_handle_port_status: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5 Change: PRC Wake:
<idle>-0 [000] d.h2. 6388.404471: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5 Change: PRC Wake:
<idle>-0 [000] d.s2. 6388.639383: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5 Change: Wake:
kworker/5:1-74 [005] d..1. 6418.619403: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Enabled Link:U3 PortSpeed:5 Change: Wake: WDE WOE
<idle>-0 [000] d.h2. 6423.227605: xhci_handle_port_status: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: CSC Wake: WDE WOE
<idle>-0 [000] dNh2. 6423.227612: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: CSC Wake: WDE WOE
<idle>-0 [000] d.s2. 6423.359378: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake:
kworker/0:1-282 [000] d..1. 6423.363405: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
<idle>-0 [000] d.s2. 6423.367379: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE1
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42
43cd /sys/kernel/debug/tracing
# echo 1 > events/xhci-hcd/enable
echo 1 > events/xhci-hcd/xhci_handle_port_status/enable
echo 1 > events/xhci-hcd/xhci_hub_status_data/enable
<主控注册>
<设备接入>
cat trace_pipe >/tmp/trace.log &
echo 1 > /sys/class/block/sda/device/delete
echo 1 > /sys/bus/usb/devices/2-1/remove
<切换角色device>
<切换角色host>
killall cat && cat /tmp/trace.log
<安全弹出>
kworker/0:1-282 [000] d..1. 7191.279405: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Enabled Link:U3 PortSpeed:5 Change: Wake: WDE WOE
<切换角色device>
<切换角色host>
kworker/0:1-282 [000] d.h1. 7229.798500: xhci_handle_port_status: port-0: Powered Connected Disabled Link:Polling PortSpeed:1 Change: CSC Wake:
kworker/0:1-282 [000] d.h1. 7229.798506: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Disabled Link:Polling PortSpeed:1 Change: CSC Wake:
kworker/0:1-282 [000] d..1. 7229.807846: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Disabled Link:Polling PortSpeed:1 Change: CSC Wake:
<idle>-0 [000] d.s2. 7229.855381: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Disabled Link:Polling PortSpeed:1 Change: Wake:
kworker/6:1-75 [006] d..1. 7229.927420: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
<idle>-0 [006] d.s2. 7229.939380: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Disabled Link:Polling PortSpeed:1 In-Reset Change: Wake:
<idle>-0 [000] d.h2. 7229.948044: xhci_handle_port_status: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5 Change: CSC Wake:
<idle>-0 [000] d.h2. 7229.948047: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5 Change: CSC Wake:
<idle>-0 [000] d.h2. 7229.985726: xhci_handle_port_status: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:3 Change: PRC Wake:
<idle>-0 [000] d.h2. 7229.985729: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:3 Change: PRC Wake:
<idle>-0 [006] d.s2. 7230.083378: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5 Change: Wake:
<idle>-0 [006] d.s2. 7230.103378: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5 Change: Wake:
<idle>-0 [006] d.s2. 7230.103381: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: CSC PRC Wake:
<idle>-0 [006] d.s2. 7230.351378: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: CSC PRC Wake:
<idle>-0 [006] d.s2. 7230.351380: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5 Change: Wake:
<idle>-0 [006] d.s2. 7230.599378: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: CSC PRC Wake:
<idle>-0 [000] d.h2. 7230.700510: xhci_handle_port_status: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5 Change: PRC Wake:
<idle>-0 [000] d.h2. 7230.700513: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5 Change: PRC Wake:
kworker/6:0-47 [006] d..1. 7230.839394: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
<idle>-0 [006] d.s2. 7230.847378: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Not-connected Disabled Link:RxDetect PortSpeed:0 Change: Wake: WCE WOE
<idle>-0 [000] d.s2. 7230.847380: xhci_hub_status_data: port-0: Powered Connected Enabled Link:U0 PortSpeed:5 Change: Wake:
hcd中断处理
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/hcd.c |
xhci_hc_driver驱动1
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43// linux-6.6.64/drivers/usb/host/xhci.c
// xhci hc驱动
struct hc_driver xhci_hc_driver = {
.description = "xhci-hcd",
.product_desc = "xHCI Host Controller",
.irq = xhci_irq,
.flags = HCD_MEMORY | HCD_DMA | HCD_USB3 | HCD_SHARED | HCD_BH,
};
// linux-6.6.64/drivers/usb/host/xhci-ring.c
irqreturn_t xhci_irq(struct usb_hcd *hcd)
struct xhci_hcd *xhci = hcd_to_xhci(hcd)
/* 读取状态，确保是event中断 */
status = readl(&xhci->op_regs->status)
/* 清除 STS_EINT */
status |= STS_EINT;
writel(status, &xhci->op_regs->status)
/*
不断循环 处理event，更新Event Ring Dequeue Pointer
*/
{
xhci_handle_event(xhci)
xhci_update_erst_dequeue(xhci, event_ring_deq)
}
// linux-6.6.64/drivers/usb/host/xhci-ring.c
static int xhci_handle_event(struct xhci_hcd *xhci)
union xhci_trb *event
event = xhci->event_ring->dequeue
trb_type = TRB_FIELD_TO_TYPE(le32_to_cpu(event->event_cmd.flags))
/*
根据类型调用不同的处理函数
*/
TRB_COMPLETION: handle_cmd_completion(xhci, &event->event_cmd)
TRB_PORT_STATUS: handle_port_status(xhci, ir, event)
TRB_TRANSFER: handle_tx_event(xhci, ir, &event->trans_event)
TRB_DEV_NOTE: handle_device_notification(xhci, event)
default: handle_vendor_event(xhci, event, trb_type) // >= TRB_VENDOR_DEFINED_LOW 为自定义TRB
// linux-6.6.64/drivers/usb/host/xhci-ring.c
static void handle_port_status(struct xhci_hcd *xhci,
struct xhci_interrupter *ir,
union xhci_trb *event)
usb_hcd_resume_root_hub(hcd)
// 打印 Port change event, %d-%d, id %d, portsc: 0x%x
唤醒设备流程
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/gadget/udc/dummy_hcd.c |
event处理流程
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/hub.c |
设备探测流程
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/driver.c |
interface探测流程
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/driver.c |
uas探测流程
USB Attached SCSI驱动探测1
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81// linux-6.6.64/drivers/usb/storage/uas.c
int uas_probe(struct usb_interface *intf, const struct usb_device_id *id)
/* uas兼容性检查，并切换为uas专用接口 */
uas_use_uas_driver(intf, id, &dev_flags)
uas_switch_interface(udev, intf)
/* 申请 scsi 主机结构， 并配置相关数据 */
struct Scsi_Host *shost
shost = scsi_host_alloc(&uas_host_template, sizeof(struct uas_dev_info))
init_usb_anchor(&devinfo->cmd_urbs); // Command的URB锚点
init_usb_anchor(&devinfo->sense_urbs); // Sense的URB锚点
init_usb_anchor(&devinfo->data_urbs); // Data的URB锚点
INIT_WORK(&devinfo->work, uas_do_work);
INIT_WORK(&devinfo->scan_work, uas_scan_work); // 延时扫描任务
devinfo = (struct uas_dev_info *)shost->hostdata
/*
配置 uas 的4个端点
0--命令pipe bulk-out
1--状态pipe bulk-in
2--in数据pipe
3--out数据pipe
*/
uas_configure_endpoints(devinfo)
scsi_add_host(shost, &intf->dev) // scsi设备注册到内核
// linux-6.6.64/include/scsi/scsi_host.h
int scsi_add_host(struct Scsi_Host *host, struct device *dev)
scsi_add_host_with_dma(host, dev, dev)
// linux-6.6.64/drivers/scsi/hosts.c
/*
将SCSI主机适配器注册到内核，创建设备节点：
/sys/class/scsi_host/host0
*/
int scsi_add_host_with_dma(struct Scsi_Host *shost, struct device *dev,
struct device *dma_dev)
// 打印 scsi host0: uas
scsi_init_sense_cache(shost) // 初始化sense数据缓存
scsi_mq_setup_tags(shost) // 设置scsi标签集，启用调试可以查看 cat /sys/kernel/debug/scsi/scsi_host/hostX/tags
device_add(&shost->shost_gendev) // 注册通用设备
scsi_host_set_state(shost, SHOST_RUNNING)
shost->work_q = alloc_workqueue(xxx) // 创建工作队列 名称：scsi_wq_xx
/*
注册SCSI专用设备
创建节点 /sys/class/scsi_host/hostX /sys/bus/scsi/devices
*/
device_add(&shost->shost_dev)
scsi_sysfs_add_host(shost) // 添加sysfs属性节点 /sys/class/scsi_host/hostX/proc_name
scsi_proc_host_add(shost) // 添加/proc节点 /proc/scsi/[driver]/X
// linux-6.6.64/drivers/usb/storage/uas.c
void uas_scan_work(struct work_struct *work)
struct Scsi_Host *shost = usb_get_intfdata(devinfo->intf);
scsi_scan_host(shost)
// linux-6.6.64/drivers/scsi/scsi_scan.c
void scsi_scan_host(struct Scsi_Host *shost)
/*
1. 内存足够使用 async_schedule(do_scan_async, data) -> do_scsi_scan_host(shost)
2. 内存不足直接同步调用
*/
do_scsi_scan_host(shost)
scsi_scan_host_selected(shost, SCAN_WILD_CARD, SCAN_WILD_CARD, SCAN_WILD_CARD, 0)
/*
SCAN_WILD_CARD 会遍历所有通道
*/
scsi_scan_channel(shost, channel, id, lun, rescan)
__scsi_scan_target(&shost->shost_gendev, channel, id, lun, rescan)
scsi_probe_and_add_lun(starget, 0, &bflags, NULL, rescan, NULL)
scsi_device_lookup_by_target(starget, lun)
scsi_probe_lun(sdev, result, result_len, &bflags) // 使用INQUIRY探测lun
scsi_add_lun(sdev, result, &bflags, shost->async_scan)
/* 将scsi信息解析后添加到设备中存储 */
sdev->inquiry = kmemdup(inq_result, max_t(size_t, sdev->inquiry_len, 36), GFP_KERNEL)
// 打印 scsi 0:0:0:0: Direct-Access Seagate One Touch SSD PMAP PQ: 0 ANSI: 6
scsi_device_set_state(sdev, SDEV_RUNNING)
transport_configure_device(&sdev->sdev_gendev)
/*
scsi设备注册
创建 /sys/class/scsi_device/... 和 /sys/block/sda/device 等节点
*/
scsi_sysfs_add_sdev(sdev) // 通过调用 device_add 触发 sd_probe
scsi协议OPCODES MESSAGES SENSE码见：linux-6.6.64/include/scsi/scsi_proto.h
sd探测流程
1 | // linux-6.6.64/drivers/scsi/sd.c |
主控注册
汇总流程
1 | // echo host > /sys/class/usb_role/22100000.dwc3-role-switch/role |
流程细节
写/sys/class/usb_role/xxx-role-switch/role节点
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/roles/class.c |
probe
1 | usb_generic_xhci_driver.probe (xhci_generic_plat_probe) |
usb_add_hcd
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/hcd.c |
usb_register_bus
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/hcd.c |
xhci_plat_setup
1 | xhci_plat_overrides.reset (xhci_plat_setup) |
xhci_run
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/host/xhci.c |
register_root_hub
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/hcd.c |
usb_probe_device
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/driver.c |
usb_probe_interface
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/driver.c |
hub_probe
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/hub.c |
usb_control_msg
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/message.c |
xhci_hub_control
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/host/xhci-hub.c |
usb_enumerate_device
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/hub.c |
suspend机制
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/hcd.c |
设备接入
汇总流程
1 | usb_hcd_irq |
portsc 值为0xa021603按位解析（详见linux-6.6.64/drivers/usb/host/xhci-port.h）：
- CONNECT (0): 1
- PE(1): 1
- PLS(8:5): 0 U0
- POWER(9): 1
- SPEED(13:10): 5 SSP
- CSC(17): 1
- WKCONN_E(25): 1
- WKOC_E(27): 1
流程细节
hcd中断处理流程
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/core/hcd.c |
usb_stor_scan_dwork-延时扫描
usb_stor_scan_dwork函数的核心功能，在 USB 存储设备初始化完成后，推迟一段时间再对设备进行 LUN（逻辑单元）扫描。1
static void usb_stor_scan_dwork(struct work_struct *work)
usb_control_msg-发送控制消息
1 | usb_control_msg |
读写数据
汇总流程
1 | // linux-6.6.64/drivers/usb/storage/usb.c |
流程细节
usb-storage驱动
当usb硬盘设备接入后，通过pid-vid或class于usb_storage_usb_ids中的id进行匹配，然后调用storage_probe进行初始化。1
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21// linux-6.6.64/drivers/usb/storage/usb.c
/* usb-storage驱动 */
static struct usb_driver usb_storage_driver = {
.name = "usb-storage",
.probe = storage_probe,
.id_table = usb_storage_usb_ids,
};
static int storage_probe(struct usb_interface *intf,
const struct usb_device_id *id)
usb_stor_probe1(&us, intf, id, unusual_dev, /* 申请usb-storage驱动核心结构 */
// 打印 USB Mass Storage device detected
scsi_host_alloc(sht, sizeof(*us))
INIT_DELAYED_WORK(&us->scan_dwork, usb_stor_scan_dwork) // 初始化延时工作队列scan_dwork
get_transport(us)
get_protocol(us)
usb_stor_probe2(us) /* 申请usb-storage驱动 */
usb_stor_acquire_resources(us)
kthread_run(usb_stor_control_thread, us, "usb-storage") // 创建名称为"usb-storage"的内核线程
// 打印 scsi host0: usb-storage 2-1:1.0
scsi_add_host(us_to_host(us), dev) // scsi_add_host_with_dma
usb_stor_control_thread函数核心功能为scsi命令与usb命令转换。1
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49// linux-6.6.64/drivers/usb/storage/usb.c
static int usb_stor_control_thread(void * __us)
/* 循环执行 */
// 调试打印 *** thread sleeping
wait_for_completion_interruptible(&us->cmnd_ready) // 等待执行，进入睡眠；直到scsi层的queuecommand回调函数
// 调试打印 *** thread awakened
// 调试打印 Command %s (%d bytes)
// 调试打印，命令详情，最多前16字节 bytes: %*ph
us->proto_handler(srb, us) // "Reduced Block Commands (RBC)"协议调用的是 usb_stor_transparent_scsi_command -> usb_stor_invoke_transport
// 调试打印 scsi cmd done, result=0x%x
// linux-6.6.64/drivers/usb/storage/transport.c
void usb_stor_invoke_transport(struct scsi_cmnd *srb, struct us_data *us)
us->transport(srb, us) // "Bulk"节点调用的是usb_stor_Bulk_transport
// 填写bulk_cb_wrap命令结构，scsi命令复制到CDB区域
// 调试打印 Bulk Command S 0x%x T 0x%x L %d F %d Trg %d LUN %d CL %d
usb_stor_bulk_transfer_buf(us, us->send_bulk_pipe,
// 调试打印 xfer %u bytes
usb_stor_msg_common(us, 0)
usb_submit_urb(us->current_urb, GFP_NOIO) // urb提交入队
wait_for_completion_interruptible_timeout(...&urb_done...) // 等待urb传输完成
interpret_urb_result(us, pipe, length, result,
// 调试打印 Status code %d; transferred %u/%u
// 调试打印 -- transfer complete
// 调试打印 Bulk command transfer result=%d
/* 若需要传输数据 */
if (transfer_length)
usb_stor_bulk_srb(us, pipe, srb)
usb_stor_bulk_transfer_sglist(us, pipe, scsi_sglist(srb)
// 调试打印 xfer %u bytes, %d entries
usb_sg_init(&us->current_sg, us->pusb_dev, pipe, 0,
usb_sg_wait(&us->current_sg) // 等待sg传输完成
interpret_urb_result(us, pipe, length, result,
// 调试打印 Status code %d; transferred %u/%u
// 调试打印 -- transfer complete
// 调试打印 Bulk data transfer result 0x%x
// 调试打印 Attempting to get CSW...
usb_stor_bulk_transfer_buf(us, us->recv_bulk_pipe,
// 调试打印 xfer %u bytes
usb_stor_msg_common(us, 0)
usb_submit_urb(us->current_urb, GFP_NOIO) // urb提交入队
wait_for_completion_interruptible_timeout(...&urb_done...) // 等待urb传输完成
interpret_urb_result(us, pipe, length, result,
// 调试打印 Status code %d; transferred %u/%u
// 调试打印 -- transfer complete
// 调试打印 Bulk status result = %d
// 调试打印 Bulk Status S 0x%x T 0x%x R %u Stat 0x%x
调试日志实例：写入4k*30大小数据
1 | [ 1310.905849][ T169] *** thread awakened |
调试日志实例：读取4k*2大小数据
1 | [ 1635.863646][ T169] *** thread awakened |
trace_event日志示例：写入4k*32大小数据
usb-storage线程中处理
- xhci_urb_enqueue：描述urb需要传输的sgs(trb)数量9，总数据包长度131072
- xhci_queue_trb：描述每个trb长度和细节
- xhci_inc_enq：更新enq位置
- xhci_ring_ep_doorbell：响铃通知控制器进行处理端点数据ep2out
hcd中断中处理
- xhci_handle_event：显示event细节，类型’Transfer Event’
- xhci_handle_transfer：显示最后一个trb细节
- xhci_inc_deq：更新deq位置
- xhci_urb_giveback：显示urb传输完成的sgs(trb)数量9，总数据包长度131072
1 | cd /sys/kernel/debug/tracing |
trace_event日志示例：读取4k*2大小数据
usb-storage线程中处理
- xhci_urb_enqueue：描述urb需要传输的sgs(trb)数量3，总数据包长度16384
- xhci_queue_trb：描述每个trb长度和细节
- xhci_inc_enq：更新enq位置
- xhci_ring_ep_doorbell：响铃通知控制器进行处理端点数据ep1in
hcd中断中处理
- xhci_handle_event：显示event细节，类型’Transfer Event’
- xhci_handle_transfer：显示最后一个trb细节
- xhci_inc_deq：更新deq位置
- xhci_urb_giveback：显示urb传输完成的sgs(trb)数量3，总数据包长度16384
1 | cd /sys/kernel/debug/tracing |
移除SCSI缓存
辅助手段
1 | echo file drivers/base/core.c +p > /sys/kernel/debug/dynamic_debug/control |
汇总流程
1 | // linux-6.6.64/drivers/scsi/scsi_sysfs.c |
流程细节
1 |
trace_event日志示例
1 | usb-storage-98 [005] ..... 3478.985256: xhci_urb_enqueue: ep2out-bulk: urb 00000000c522f943 pipe 3221291520 slot 1 length 0/31 sgs 0/0 stream 0 flags 00000004 |
安全弹出
汇总流程
流程细节
trace_event日志示例
1 | cd /sys/kernel/debug/tracing |
设备拔出
汇总流程
流程细节
trace_event日志示例
1 | cd /sys/kernel/debug/tracing |
附录
参考文档
- 百问网文档：04_USB协议层数据格式 — Linux设备驱动开发教程中心
- 《Universal Serial Bus Specification V2.0》