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十、UPIU数据包格式详解

1、Transaction Type（类型）

 2、Flags（附加信息）

 其它

3、LUN（逻辑单元号）：

4、Task Tag（任务标签）：

5、Command Type（命令类型）:

6、Initiator ID（发起者ID）:

7、Response（响应）:

8、Status（状态）:

9、Query Function（查询功能）、Task Management Function（任务管理功能）

（1）任务管理功能值及其描述 

（2）设备管理器功能字段值及其描述

（3）函数操作码值及其描述 

10、Device Information（设备信息）

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UFS协议—新手快速入门（一）【1-4】

UFS协议—新手快速入门（二）【5-6】

UFS协议—新手快速入门（三）【7-9】

十、UPIU数据包格式详解

UPIU（UFS Protocol Information Unit，UFS协议信息单元）是UFS（Universal Flash Storage，通用闪存存储）协议中用于传输命令、数据和状态信息的数据包。它具有固定的格式，是UFS协议的核心组成部分。每个UPIU都有一个Header，再加上跟每个UPIU相关的域。我们可以了解到以下关于UPIU数据包格式的信息：

1. Header（头部）：每个UPIU都有一个12字节的Header，这是UPIU数据包的开始部分，包含了UPIU的基本信息。
2. 最小和最大：一个UPIU（包括Header）的最小大小为32字节，最大可以达到65600字节24。
3. 命令或请求的执行：UFS采用“客户-服务器”架构，主机（Client）发送命令或请求给UFS设备（Target），然后设备执行命令并返回状态信息。命令的执行包括命令阶段、数据阶段和状态阶段3。
4. 命令类型：UFS主机通过不同类型的UPIU来发送命令请求、传输数据或返回命令状态信息。例如，COMMAND UPIU用于封装UFS命令模块发送的命令，TASK MANAGEMENT REQUEST UPIU用于封装任务管理器的请求，QUERY REQUEST UPIU用于封装设备管理器的请求。

UPIU（UFS Protocol Information Unit）基础头部格式的描述

1、Transaction Type（类型）

Transaction Type”字段。这个字段在UPIU（UFS Protocol Information Unit）的Header中用来标识该UPIU的类型。

• 事务代码的第5位表示UPIU的流向和发起者：当为'0'时，发起者是发起者设备；当为'1'时，发起者是目标设备。

 2、Flags（附加信息）

只对命令和其响应的UPIU有用，指定命令的属性。

• "-" 表示该位是保留的或在该UPIU类型中未使用。
• "R" 和 "W" 在Command UPIU中分别表示读和写操作。
• "Cp(2)" 在Command UPIU的Bit 2位置表示命令优先级。
• "ATTR" 命令属性域。UFS命令有simple ，ordered 和Head of Queue命令。
• "O", "U", "D" 在Response UPIU中分别表示操作类型、是否为未请求的响应和数据传输方向。

 其它

 1、Simple Command（简单命令）

• 特点：不需要特别处理，按照接收顺序执行。
• 执行策略：通常遵循先到先服务（FCFS）的原则。

2、Ordered Command（有序命令）

• 特点：必须在该命令之前的所有命令完成后才能执行。
• 执行策略：确保命令的顺序性，类似于“明星出场前清场”，即前面的命令（“观众”）需要先被处理。

3、Head of Queue Command（队列头部命令）

• 特点：接收到后立即放置于命令队列的头部并执行。
• 执行策略：具有高优先级，类似于“插队”，打破了常规的排队顺序，需要立即被处理。

4、CP（Command Priority，命令优先级）

• 含义：表示命令的优先级，1表示高优先级，0表示低优先级。
• 适用范围：仅适用于简单命令。高优先级的简单命令可能会在命令队列中优先于其他简单命令执行。 

3、LUN（逻辑单元号）：

• 概念来源：UFS协议继承自SCSI，采用了逻辑单元的概念。
• 作用：将存储设备的物理空间划分为多个逻辑空间，每个逻辑空间都是独立的，并且从LBA（Logical Block Addressing，逻辑块寻址）0开始。
• 标识：每个逻辑空间通过LUN进行标识。
• 寻址：主机在发送命令或请求时，通过指定LUN来确定命令的目标逻辑空间。
• 与NVMe的关系：UFS的LU概念与NVMe中的Namespace概念相似，都是用来标识存储设备的逻辑分区。

4、Task Tag（任务标签）：

• 支持：UFS支持命令队列，允许主机同时发送多个命令给设备。
• 目的：为了区分不同的命令或请求，主机需要为每个命令分配一个唯一的标签。
• 关联：与特定命令UPIU相关的数据UPIU和状态UPIU会具有相同的Tag，确保数据和状态信息与原始命令正确关联。
• 处理：设备使用这个Tag来识别和管理命令的执行顺序，以及与命令相关的数据和状态的匹配。

• 一致性：在上图读命令的整个过程中，从命令发起到数据传输，再到最终的命令状态响应，所有的UPIU都使用相同的Task Tag，确保整个命令处理过程的连贯性和可追踪性。
• 命令执行：设备接收到读命令后，执行操作，并将数据通过DATA IN UPIU发送回主机，最后通过RESPONSE UPIU发送命令执行的状态。
• 错误处理：如果命令执行过程中出现问题，RESPONSE UPIU将携带相应的错误状态信息，主机可以通过Task Tag将此状态与原始命令关联起来。

• LUN和Task Tag是UFS协议中用于确保命令正确寻址和区分的关键机制。
• LUN允许对存储设备的逻辑空间进行寻址，而Task Tag则允许在复杂的命令队列中跟踪和管理每个命令的状态

5、Command Type（命令类型）:

• 分类：
  • 简化的SCSI命令：UFS目前使用的命令大多来源于SCSI。
  • UFS原生命令：UFS协议特有的命令，目前尚未制定。
  • 用户自定义命令：根据用户需求定制的命令。
• 默认值：如果没有用户自定义命令，该域通常设置为0，表示使用的是SCSI命令。

6、Initiator ID（发起者ID）:

• 用途：标识发送命令的主机。
• 常见值：在大多数手机系统中，一个主机连接一个UFS设备，因此主机ID通常为0。

7、Response（响应）:

• 功能：设备使用该字段告知主机命令或请求的执行情况。

8、Status（状态）:

• 功能：设备返回命令执行的状态信息。
• SCSI命令状态：UFS协议定义了几种状态，用于指示SCSI命令的执行结果。

9、Query Function（查询功能）、Task Management Function（任务管理功能）

查询功能（Query Function）：

• 状态报告：提供文件系统的整体状态，包括使用情况、性能指标等。
• 元数据查询：检索文件的元数据，这可能包括文件的创建者、标签、注释等。
• 文件属性查看：查看文件的详细信息，如大小、类型、权限、所有者等。
• 目录列表：列出指定目录下的所有文件和子目录。
• 文件检索：允许用户根据文件名、扩展名、大小、创建日期、修改日期等属性来搜索文件。

任务管理功能（Task Management Function）：

• 任务调度：允许用户或系统自动安排任务在特定时间执行，例如备份、索引更新等。
• 任务监控：实时监控正在进行的任务，包括它们的状态、进度和可能的错误。
• 任务日志：记录任务的执行历史，包括成功、失败和警告信息。
• 任务优先级管理：设置任务的优先级，以确保关键任务能够优先执行。
• 任务依赖性管理：管理任务之间的依赖关系，确保任务按正确的顺序执行。

（1）任务管理功能值及其描述 

（2）设备管理器功能字段值及其描述

（3）函数操作码值及其描述 

 

10、Device Information（设备信息）

• 设备信息域通常与命令或请求无关，它属于设备附带的信息。
• 在UFS主从架构中，设备不能主动向主机报告其状态，除非主机发出了命令或请求。
• 如果设备有特殊事件，它可以在返回RESPONSE UPIU时，将这些事件信息顺带通知主机。
• 设备信息域仅对RESPONSE UPIU有效。 

下期预告：UFS协议—新手快速入门（五）