Documentation/ide/ide-tape.txt

   1 /*
   2  * IDE ATAPI streaming tape driver.
   3  *
   4  * This driver is a part of the Linux ide driver.
   5  *
   6  * The driver, in co-operation with ide.c, basically traverses the
   7  * request-list for the block device interface. The character device
   8  * interface, on the other hand, creates new requests, adds them
   9  * to the request-list of the block device, and waits for their completion.
  10  *
  11  * Pipelined operation mode is now supported on both reads and writes.
  12  *
  13  * The block device major and minor numbers are determined from the
  14  * tape's relative position in the ide interfaces, as explained in ide.c.
  15  *
  16  * The character device interface consists of the following devices:
  17  *
  18  * ht0          major 37, minor 0       first  IDE tape, rewind on close.
  19  * ht1          major 37, minor 1       second IDE tape, rewind on close.
  20  * ...
  21  * nht0         major 37, minor 128     first  IDE tape, no rewind on close.
  22  * nht1         major 37, minor 129     second IDE tape, no rewind on close.
  23  * ...
  24  *
  25  * The general magnetic tape commands compatible interface, as defined by
  26  * include/linux/mtio.h, is accessible through the character device.
  27  *
  28  * General ide driver configuration options, such as the interrupt-unmask
  29  * flag, can be configured by issuing an ioctl to the block device interface,
  30  * as any other ide device.
  31  *
  32  * Our own ide-tape ioctl's can be issued to either the block device or
  33  * the character device interface.
  34  *
  35  * Maximal throughput with minimal bus load will usually be achieved in the
  36  * following scenario:
  37  *
  38  *      1.      ide-tape is operating in the pipelined operation mode.
  39  *      2.      No buffering is performed by the user backup program.
  40  *
  41  * Testing was done with a 2 GB CONNER CTMA 4000 IDE ATAPI Streaming Tape Drive.
  42  *
  43  * Here are some words from the first releases of hd.c, which are quoted
  44  * in ide.c and apply here as well:
  45  *
  46  * | Special care is recommended.  Have Fun!
  47  *
  48  *
  49  * An overview of the pipelined operation mode.
  50  *
  51  * In the pipelined write mode, we will usually just add requests to our
  52  * pipeline and return immediately, before we even start to service them. The
  53  * user program will then have enough time to prepare the next request while
  54  * we are still busy servicing previous requests. In the pipelined read mode,
  55  * the situation is similar - we add read-ahead requests into the pipeline,
  56  * before the user even requested them.
  57  *
  58  * The pipeline can be viewed as a "safety net" which will be activated when
  59  * the system load is high and prevents the user backup program from keeping up
  60  * with the current tape speed. At this point, the pipeline will get
  61  * shorter and shorter but the tape will still be streaming at the same speed.
  62  * Assuming we have enough pipeline stages, the system load will hopefully
  63  * decrease before the pipeline is completely empty, and the backup program
  64  * will be able to "catch up" and refill the pipeline again.
  65  *
  66  * When using the pipelined mode, it would be best to disable any type of
  67  * buffering done by the user program, as ide-tape already provides all the
  68  * benefits in the kernel, where it can be done in a more efficient way.
  69  * As we will usually not block the user program on a request, the most
  70  * efficient user code will then be a simple read-write-read-... cycle.
  71  * Any additional logic will usually just slow down the backup process.
  72  *
  73  * Using the pipelined mode, I get a constant over 400 KBps throughput,
  74  * which seems to be the maximum throughput supported by my tape.
  75  *
  76  * However, there are some downfalls:
  77  *
  78  *      1.      We use memory (for data buffers) in proportional to the number
  79  *              of pipeline stages (each stage is about 26 KB with my tape).
  80  *      2.      In the pipelined write mode, we cheat and postpone error codes
  81  *              to the user task. In read mode, the actual tape position
  82  *              will be a bit further than the last requested block.
  83  *
  84  * Concerning (1):
  85  *
  86  *      1.      We allocate stages dynamically only when we need them. When
  87  *              we don't need them, we don't consume additional memory. In
  88  *              case we can't allocate stages, we just manage without them
  89  *              (at the expense of decreased throughput) so when Linux is
  90  *              tight in memory, we will not pose additional difficulties.
  91  *
  92  *      2.      The maximum number of stages (which is, in fact, the maximum
  93  *              amount of memory) which we allocate is limited by the compile
  94  *              time parameter IDETAPE_MAX_PIPELINE_STAGES.
  95  *
  96  *      3.      The maximum number of stages is a controlled parameter - We
  97  *              don't start from the user defined maximum number of stages
  98  *              but from the lower IDETAPE_MIN_PIPELINE_STAGES (again, we
  99  *              will not even allocate this amount of stages if the user
 100  *              program can't handle the speed). We then implement a feedback
 101  *              loop which checks if the pipeline is empty, and if it is, we
 102  *              increase the maximum number of stages as necessary until we
 103  *              reach the optimum value which just manages to keep the tape
 104  *              busy with minimum allocated memory or until we reach
 105  *              IDETAPE_MAX_PIPELINE_STAGES.
 106  *
 107  * Concerning (2):
 108  *
 109  *      In pipelined write mode, ide-tape can not return accurate error codes
 110  *      to the user program since we usually just add the request to the
 111  *      pipeline without waiting for it to be serviced. In case an error
 112  *      occurs, I will report it on the next user request.
 113  *
 114  *      In the pipelined read mode, subsequent read requests or forward
 115  *      filemark spacing will perform correctly, as we preserve all blocks
 116  *      and filemarks which we encountered during our excess read-ahead.
 117  *
 118  *      For accurate tape positioning and error reporting, disabling
 119  *      pipelined mode might be the best option.
 120  *
 121  * You can enable/disable/tune the pipelined operation mode by adjusting
 122  * the compile time parameters below.
 123  *
 124  *
 125  *      Possible improvements.
 126  *
 127  *      1.      Support for the ATAPI overlap protocol.
 128  *
 129  *              In order to maximize bus throughput, we currently use the DSC
 130  *              overlap method which enables ide.c to service requests from the
 131  *              other device while the tape is busy executing a command. The
 132  *              DSC overlap method involves polling the tape's status register
 133  *              for the DSC bit, and servicing the other device while the tape
 134  *              isn't ready.
 135  *
 136  *              In the current QIC development standard (December 1995),
 137  *              it is recommended that new tape drives will *in addition*
 138  *              implement the ATAPI overlap protocol, which is used for the
 139  *              same purpose - efficient use of the IDE bus, but is interrupt
 140  *              driven and thus has much less CPU overhead.
 141  *
 142  *              ATAPI overlap is likely to be supported in most new ATAPI
 143  *              devices, including new ATAPI cdroms, and thus provides us
 144  *              a method by which we can achieve higher throughput when
 145  *              sharing a (fast) ATA-2 disk with any (slow) new ATAPI device.
 146  */