大容量存储设备 (MSG)

概述

大容量存储设备 (或 MSG) 充当 USB 大容量存储设备，对主机表现为磁盘或 CD-ROM 驱动器。它支持多个逻辑单元 (LUN)。每个 LUN 的后备存储由常规文件或块设备提供，访问可以限制为只读，并且设备可以指示它是可移动的和/或 CD-ROM (后者意味着只读访问)。

它的要求不高；只需要一个批量输入端点和一个批量输出端点。内存要求为两个 16K 缓冲区。支持全速、高速和超高速操作。

请注意，该驱动程序在某种程度上是不可移植的，因为它假设单个内存/DMA 缓冲区可用于批量输入和批量输出端点。对于大多数设备控制器来说，这不是问题，但可能有一些硬件限制阻止缓冲区被多个端点使用。

本文档描述了如何从用户空间使用该设备，它与大容量存储功能 (或 MSF) 的关系以及使用它的不同设备，以及它与文件存储设备 (或 FSG) 的区别 (后者不再包含在 Linux 中)。它将仅简要讨论如何在复合设备中使用 MSF。

模块参数

大容量存储设备接受以下特定于大容量存储的模块参数

• file=filename[,filename...]

  此参数列出用于每个逻辑单元的后备存储的文件或块设备的路径。最多可以设置 FSG_MAX_LUNS (8) 个 LUN。如果指定了更多文件，它们将被静默忽略。另请参阅 “luns” 参数。

  注意，如果将文件用作后备存储，则任何其他进程都不得修改它。这是因为主机假设数据不会在其不知情的情况下发生更改。它可以读取，但 (如果逻辑单元是可写的) 由于主机端的缓冲，内容没有明确定义。

  逻辑单元的大小将向下舍入为完整的逻辑块。模拟 CD-ROM 的 LUN 的逻辑块大小为 2048 字节，如果后备文件是块设备，则逻辑块大小为设备的块大小，否则为 512 字节。

• removable=b[,b...]

  此参数指定每个逻辑单元是否应为可移动的。“b” 此处为 “y”、“Y” 或 “1” 表示 true，或 “n”、“N” 或 “0” 表示 false。

  如果为逻辑单元设置了此选项，设备将接受 “eject” SCSI 请求 (启动/停止单元)。发送时，后备文件将被关闭以模拟弹出，并且在设备上的用户空间指定新的后备文件之前，主机将无法挂载逻辑单元 (请参阅 “sysfs 条目” 部分)。

  如果逻辑单元不可移动 (默认)，则在加载模块时必须使用 “file” 参数为其指定后备文件。如果模块是内置的，则相同适用，没有例外。

  该标志的默认值为 false，但是它以前是 true。这已更改为更好地匹配文件存储设备，并且毕竟似乎是更合理的默认值。因此，为了保持与旧内核的兼容性，最好指定默认值。此外，如果依赖旧的默认值，现在需要显式指定 “n”。

  请注意，“可移动” 是指逻辑单元的介质可以弹出或移除 (CD-ROM 驱动器或读卡器的情况)。它不意味着可以从主机拔下整个设备；该术语的正确说法是 “热插拔”。

• cdrom=b[,b...]

  此参数指定每个逻辑单元是否应模拟 CD-ROM。默认值为 false。

• ro=b[,b...]

  此参数指定是否应将每个逻辑单元报告为只读。这将阻止主机修改后备文件。

  请注意，如果给定逻辑单元的此标志为 false，但无法以读/写模式打开后备文件，则设备将回退到只读模式。

  非 CD-ROM 逻辑单元的默认值为 false；对于模拟 CD-ROM 的逻辑单元，它被强制设置为 true。

• nofua=b[,b...]

  此参数指定是否应忽略发送到给定逻辑单元的 SCSI Write10 和 Write12 命令中的 FUA 标志。

  默认情况下，MS Windows 以 “移除优化模式” 挂载可移动存储。对介质的所有写入都是同步的，这是通过在 SCSI Write(10,12) 命令中设置 FUA (强制单元访问) 位来实现的。这迫使每次写入都等待到数据实际写入后，并防止 I/O 请求在块层中聚合，从而显着降低性能。

  请注意，这可能意味着，如果设备通过 USB 供电，并且用户在不卸载设备的情况下拔下设备 (至少某些 Windows 用户会这样做)，则数据可能会丢失。

  默认值为 false。

• luns=N

  此参数指定设备将具有的逻辑单元数。它受 FSG_MAX_LUNS (8) 的限制，并且更高的值将被限制。

  如果提供了此参数，并且在 “file” 参数中指定的文件数大于 “luns” 的值，则所有多余的文件都将被忽略。

  如果不存在此参数，则逻辑单元的数量将从 “file” 参数中指定的文件数推断出来。如果文件参数也丢失，则假定为一个。

• stall=b

  指定是否允许设备停止批量端点。默认值根据 USB 设备控制器的类型确定，但通常为 true。

除了上述内容之外，该设备还接受复合框架定义的以下参数 (它们对于所有复合设备都是通用的，因此仅列出快速列表)

• idVendor -- USB 供应商 ID (16 位整数)

• idProduct -- USB 产品 ID (16 位整数)

• bcdDevice -- USB 设备版本 (BCD) (16 位整数)

• iManufacturer -- USB 制造商字符串 (字符串)

• iProduct -- USB 产品字符串 (字符串)

• iSerialNumber -- 序列号字符串 (字符串)

sysfs 条目

对于每个逻辑单元，该设备都会在 sysfs 层次结构中创建一个目录。在其中创建以下三个文件

• file

  读取时，它返回给定逻辑单元的后备文件的路径。如果没有后备文件 (仅当逻辑单元是可移动的时才可能)，则内容为空。

  写入时，它会更改给定逻辑单元的后备文件。即使给定逻辑单元未指定为可移动，也可以执行此更改 (但这对于主机来说可能看起来很奇怪)。但是，如果主机使用 “防止/允许介质移除” SCSI 命令禁止介质移除，则可能会失败。

• ro

  反映给定逻辑单元的 ro 标志的状态。可以随时读取它，并且可以在没有为给定逻辑单元打开后备文件时写入它。

• nofua

  反映给定逻辑单元的 nofua 标志的状态。可以读取和写入。

• forced_eject

  写入时，它会导致后备文件强制从 LUN 分离，而不管主机是否允许这样做。内容无关紧要，写入任何非零字节数都会导致弹出。

  无法读取。

除此之外，像往常一样，可以从 /sys/module/g_mass_storage/parameters/* 文件中读取模块参数的值。

使用大容量存储功能的其他设备

大容量存储设备使用大容量存储功能来处理大容量存储协议。作为复合功能，MSF 也可以由其他设备使用 (例如 g_multi 和 acm_ms)。

前面章节中的所有信息对于使用 MSF 的其他设备都是有效的，除了可能缺少对大容量存储相关模块参数的支持，或者这些参数可能带有前缀。要弄清楚是否存在这种情况，需要查阅设备的文档或其源代码。

有关如何在设备中包含大容量存储功能的示例，可以查看 mass_storage.c、acm_ms.c 和 multi.c (按复杂性排序)。

与文件存储设备的关系

大容量存储功能以及大容量存储设备是基于文件存储设备开发的。两者之间的区别在于 MSG 是一个复合设备 (即使用复合框架)，而文件存储设备是一个传统设备。从用户空间的角度来看，这种区别实际上并不重要，但是从内核黑客的角度来看，这意味着 (i) MSG 不会重复处理基本 USB 协议命令所需的代码，并且 (ii) MSF 可以用于任何其他复合设备中。

因此，文件存储设备已在 Linux 3.8 中删除。所有用户都需要过渡到大容量存储设备。从外部来看，这两个设备的行为基本相同，除了

1. 在 FSG 中，“removable” 和 “cdrom” 模块参数为所有逻辑单元设置标志，而在 MSG 中，它们接受每个逻辑单元的 y/n 值列表。如果只使用单个逻辑单元，则无关紧要，但是如果有多个逻辑单元，则需要为每个逻辑单元重复 y/n 值。

2. FSG的“serial”、“vendor”、“product”和“release”模块参数在MSG中由复合层的参数分别处理，这些参数名为：“iSerialnumber”、“idVendor”、“idProduct”和“bcdDevice”。

3. MSG不支持FSG的测试模式，因此不支持FSG的“transport”、“protocol”和“buflen”模块参数。 MSG始终使用SCSI协议，仅采用批量传输模式和16 KiB缓冲区。