Atualizando firmware para um dispositivo NVMe
As atualizações do firmware em um dispositivo de armazenamento NVMe são emitidas para o driver de miniporta desse dispositivo. Comandos de função para obter informações de firmware, baixar e ativar imagens de firmware são emitidos para o miniport.
Processo de atualização de firmware
Os dispositivos NVMe certificados para Windows são capazes de atualizar seu firmware enquanto o dispositivo está em operação. O firmware é atualizado usando a solicitação IOCTL_SCSI_MINIPORT que contém os dados de controle de firmware associados formatados em um SRB. O processo de atualização envolve:
Reúna as informações do slot de firmware para determinar onde colocar a atualização. Existem algumas considerações ao decidir onde colocar a atualização de firmware, como:
- Quantas vagas estão disponíveis?
- Quantos slots podem conter uma atualização? Alguns slots são somente leitura ou mantêm imagens que devem ser mantidas se a capacidade de reverter para uma imagem anterior for desejada.
- Qual slot contém a imagem de firmware ativa atual (o firmware em execução)?
Para atualizar o dispositivo, é escolhido um slot que é gravável e não está ativo no momento. Todos os dados de imagem existentes no slot selecionado são substituídos quando a atualização é concluída.
Faça o download da imagem do novo firmware para um slot selecionado. Dependendo do tamanho da imagem, o download ocorre em uma única operação de transferência ou em transferências sucessivas de várias partes da imagem. Uma parte de uma imagem é limitada por min (Tamanho Máximo de Transferência do Controlador, 512 KB).
Para tornar a imagem baixada a imagem de firmware ativa, seu número de slot é atribuído para ser o slot em que foi baixado. O slot de firmware ativo é então alternado do slot usado atualmente para o slot atribuído à imagem baixada. Dependendo do tipo de download e das alterações na imagem do firmware, uma reinicialização do sistema pode ser necessária. O controlador NVMe determina se uma reinicialização é necessária.
Solicitações de controle de firmware de miniporta
Cada comando de função é definido em uma estrutura FIRMWARE_REQUEST_BLOCK que é incluída com um SRB_IO_CONTROL no buffer de uma solicitação de IOCTL_SCSI_MINIPORT. O membro ControlCode do SRB_IO_CONTROL é definido como IOCTL_SCSI_MINIPORT_FIRMWARE para indicar uma operação de firmware de miniporta. Cada comando de função tem uma estrutura de informações relacionada localizada após o FIRMWARE_REQUEST_BLOCK. A tabela a seguir lista cada comando de função e as estruturas incluídas no buffer do sistema para IOCTL_SCSI_MINIPORT.
| Função | Dados de entrada | Dados de saída |
|---|---|---|
| FIRMWARE_FUNCTION_GET_INFO | SRB_IO_CONTROL + FIRMWARE_REQUEST_BLOCK | SRB_IO_CONTROL + FIRMWARE_REQUEST_BLOCK + STORAGE_FIRMWARE_SLOT_INFO |
| FIRMWARE_FUNCTION_DOWNLOAD | SRB_IO_CONTROL + FIRMWARE_REQUEST_BLOCK + STORAGE_FIRMWARE_DOWNLOAD | SRB_IO_CONTROL |
| FIRMWARE_FUNCTION_ACTIVATE | SRB_IO_CONTROL + FIRMWARE_REQUEST_BLOCK + STORAGE_FIRMWARE_ACTIVATE | SRB_IO_CONTROL |
As funções de firmware e estruturas associadas são definidas em ntddscsi.h.
Informações sobre o slot de firmware
As imagens de firmware são mantidas no dispositivo em locais chamados slots. É necessário encontrar um slot disponível para a imagem de firmware residir quando a imagem de firmware é ativada após um download. Para localizar um slot disponível, um utilitário de atualização pode enviar uma consulta de informações ao dispositivo para receber os descritores de informações do slot. A função de exemplo a seguir mostra como recuperar as informações de todos os slots de firmware em um dispositivo NVMe selecionado.
// A device list item structure for an adapter
typedef struct _DEVICE_LIST {
HANDLE Handle;
STORAGE_ADAPTER_DESCRIPTOR AdapterDescriptor;
} DEVICE_LIST, *PDEVICE_LIST;
BOOL
DeviceGetFirmwareInfo(
_In_ PDEVICE_LIST DeviceList,
_In_ DWORD Index,
_Inout_ PUCHAR Buffer,
_In_ DWORD BufferLength,
_In_ BOOLEAN DisplayResult
)
/*++
Routine Description:
Retrieve the firmware and firmware slot information from NVMe controller.
Arguments:
DeviceList – a pointer to device array that contains disks information.
Index – the index of NVMe device in DeviceList array.
Buffer – a buffer for input and output.
BufferLength – the size of the buffer.
DisplayResult – print information on screen or not.
Return Value:
BOOLEAN
--*/
{
BOOL result;
ULONG returnedLength;
ULONG firmwareInfoOffset;
PSRB_IO_CONTROL srbControl;
PFIRMWARE_REQUEST_BLOCK firmwareRequest;
PSTORAGE_FIRMWARE_INFO firmwareInfo;
srbControl = (PSRB_IO_CONTROL)Buffer;
firmwareRequest = (PFIRMWARE_REQUEST_BLOCK)(srbControl + 1);
//
// The STORAGE_FIRMWARE_INFO is located after SRB_IO_CONTROL and FIRMWARE_REQUEST_BLOCK
//
firmwareInfoOffset = ((sizeof(SRB_IO_CONTROL) + sizeof(FIRMWARE_REQUEST_BLOCK) - 1) / sizeof(PVOID) + 1) * sizeof(PVOID);
//
// Setup the SRB control with the firmware ioctl control info
//
srbControl->HeaderLength = sizeof(SRB_IO_CONTROL);
srbControl->ControlCode = IOCTL_SCSI_MINIPORT_FIRMWARE;
RtlMoveMemory(srbControl->Signature, IOCTL_MINIPORT_SIGNATURE_FIRMWARE, 8);
srbControl->Timeout = 30;
srbControl->Length = BufferLength - sizeof(SRB_IO_CONTROL);
//
// Set firmware request fields for FIRMWARE_FUNCTION_GET_INFO. This request is to the controller so
// FIRMWARE_REQUEST_FLAG_CONTROLLER is set in the flags
//
firmwareRequest->Version = FIRMWARE_REQUEST_BLOCK_STRUCTURE_VERSION;
firmwareRequest->Size = sizeof(FIRMWARE_REQUEST_BLOCK);
firmwareRequest->Function = FIRMWARE_FUNCTION_GET_INFO;
firmwareRequest->Flags = FIRMWARE_REQUEST_FLAG_CONTROLLER;
firmwareRequest->DataBufferOffset = firmwareInfoOffset;
firmwareRequest->DataBufferLength = BufferLength - firmwareInfoOffset;
//
// Send the request to get the device firmware info
//
result = DeviceIoControl(DeviceList[Index].Handle,
IOCTL_SCSI_MINIPORT,
Buffer,
BufferLength,
Buffer,
BufferLength,
&returnedLength,
NULL
);
//
// Format and display the firmware info
//
if (DisplayResult) {
if (!result) {
_tprintf(_T("\t Get Firmware Information Failed: 0x%X\n"), GetLastError());
} else {
UCHAR i;
TCHAR revision[16] = {0};
firmwareInfo = (PSTORAGE_FIRMWARE_INFO)((PUCHAR)srbControl + firmwareRequest->DataBufferOffset);
_tprintf(_T("\t ----Firmware Information----\n"));
_tprintf(_T("\t Support upgrade command: %s\n"), firmwareInfo->UpgradeSupport ? _T("Yes") : _T("No"));
_tprintf(_T("\t Slot Count: %d\n"), firmwareInfo->SlotCount);
_tprintf(_T("\t Current Active Slot: %d\n"), firmwareInfo->ActiveSlot);
if (firmwareInfo->PendingActivateSlot == STORAGE_FIRMWARE_INFO_INVALID_SLOT) {
_tprintf(_T("\t Pending Active Slot: %s\n\n"), _T("No"));
} else {
_tprintf(_T("\t Pending Active Slot: %d\n\n"), firmwareInfo->PendingActivateSlot);
}
for (i = 0; i < firmwareInfo->SlotCount; i++) {
RtlCopyMemory(revision, &firmwareInfo->Slot[i].Revision.AsUlonglong, 8);
_tprintf(_T("\t\t Slot Number: %d\n"), firmwareInfo->Slot[i].SlotNumber);
_tprintf(_T("\t\t Slot Read Only: %s\n"), firmwareInfo->Slot[i].ReadOnly ? _T("Yes") : _T("No"));
_tprintf(_T("\t\t Revision: %s\n"), revision);
_tprintf(_T("\n"));
}
}
_tprintf(_T("\n"));
}
return result;
}
As informações de slot são retornadas em uma matriz de estruturas STORAGE_FIRMWARE_SLOT_INFO. Cada estrutura indica o status de ativação e a disponibilidade do slot de firmware. As condições de disponibilidade são:
- O membro ReadOnly é definido como 0.
- O slot não é o slot ativo indicado pelo número do slot no membro ActiveSlot do STORAGE_FIRMWARE_INFO.
- O membro PendingActiveSlot do STORAGE_FIRMWARE_INFO está definido como STORAGE_FIRMWARE_INFO_INVALID_SLOT.
- O membro PendingActiveSlot do STORAGE_FIRMWARE_INFO não está definido para o slot desejado.
Além disso, se o status do slot atender às condições de disponibilidade, mas a cadeia de caracteres Info contiver dados de revisão válidos que não sejam zero bytes, o slot conterá uma imagem de firmware válida, mas poderá ser substituída. Todos os zeros na cadeia de caracteres Info indicam um slot vazio.
Exemplo: Atualização de firmware - seleção, download e ativação de slots
Um utilitário de atualização executa as três etapas mencionadas anteriormente para atualizar o firmware no controlador. Como exemplo, a rotina de atualização a seguir contém código para cada etapa do processo. A etapa de descoberta de slot, mostrada no exemplo DeviceGetFirmwareInfo , é chamada pela rotina de atualização para selecionar um slot disponível. As etapas de download e ativação da imagem são demonstradas diretamente após a seleção do slot. Dentro de cada etapa, o uso do comando de função correspondente é mostrado.
Durante a etapa de download, um arquivo de imagem de firmware é lido em um buffer alocado e o conteúdo do buffer é transferido para o controlador. Se o arquivo de imagem do firmware for maior que o tamanho do buffer, o arquivo de imagem será lido várias vezes com uma parte da imagem transferida cada vez até que o arquivo inteiro seja lido.
Após a conclusão do download da imagem do firmware, a etapa de ativação requer duas ações do controlador. Primeiro, o slot selecionado é atribuído à imagem de firmware e, segundo, o slot selecionado é definido como o slot ativo.
VOID
DeviceFirmwareUpgrade(
_In_ PDEVICE_LIST DeviceList,
_In_ DWORD Index,
_In_ TCHAR* FileName
)
/*++
Routine Description:
Performs a firmware upgrade to the NVMe controller. The an available firmware
slot is selected, the firmware is downloaded to the controller from an image
file, and the new firmware is activated.
Arguments:
DeviceList – a pointer to device array that contains disks information.
Index – the index of NVMe device in DeviceList array.
FileName – the name of the firmware upgrade image file.
Return Value:
None
--*/
{
BOOL result;
PUCHAR buffer = NULL;
ULONG bufferSize;
ULONG firmwareStructureOffset;
ULONG imageBufferLength;
PSRB_IO_CONTROL srbControl;
PFIRMWARE_REQUEST_BLOCK firmwareRequest;
PSTORAGE_FIRMWARE_INFO firmwareInfo;
PSTORAGE_FIRMWARE_DOWNLOAD firmwareDownload;
PSTORAGE_FIRMWARE_ACTIVATE firmwareActivate;
ULONG slotNumber;
ULONG returnedLength;
ULONG i;
HANDLE fileHandle = NULL;
ULONG imageOffset;
ULONG readLength;
BOOLEAN moreToDownload;
//
// The STORAGE_FIRMWARE_INFO is located after SRB_IO_CONTROL and FIRMWARE_RESQUEST_BLOCK
//
firmwareStructureOffset = ((sizeof(SRB_IO_CONTROL) + sizeof(FIRMWARE_REQUEST_BLOCK) - 1) / sizeof(PVOID) + 1) * sizeof(PVOID);
//
// The Max Transfer Length limits the part of buffer that may need to transfer to controller, not the whole buffer.
//
bufferSize = min(DeviceList[Index].AdapterDescriptor.MaximumTransferLength, 2 * 1024 * 1024);
bufferSize += firmwareStructureOffset;
bufferSize += FIELD_OFFSET(STORAGE_FIRMWARE_DOWNLOAD, ImageBuffer);
buffer = (PUCHAR)malloc(bufferSize);
if (buffer == NULL) {
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - Allocate buffer failed: 0x%X\n"), GetLastError());
return;
}
//
// calculate the space available for the firmware image portion of the buffer allocation
//
imageBufferLength = bufferSize - firmwareStructureOffset - sizeof(STORAGE_FIRMWARE_DOWNLOAD);
RtlZeroMemory(buffer, bufferSize);
// ---------------------------------------------------------------------------
// ( 1 ) SELECT A SUITABLE FIRMWARE SLOT
// ---------------------------------------------------------------------------
//
// Get firmware slot information data.
//
result = DeviceGetFirmwareInfo(DeviceList, Index, buffer, bufferSize, FALSE);
if (result == FALSE) {
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade: Get Firmware Information Failed: 0x%X\n"), GetLastError());
goto Exit;
}
//
// Set the request structure pointers
//
srbControl = (PSRB_IO_CONTROL)buffer;
firmwareRequest = (PFIRMWARE_REQUEST_BLOCK)(srbControl + 1);
firmwareInfo = (PSTORAGE_FIRMWARE_INFO)((PUCHAR)srbControl + firmwareRequest->DataBufferOffset);
if (srbControl->ReturnCode != FIRMWARE_STATUS_SUCCESS) {
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - get firmware info failed. srbControl->ReturnCode %d.\n"), srbControl->ReturnCode);
goto Exit;
}
//
// SelectFind the first writable slot.
//
slotNumber = (ULONG)-1;
if (firmwareInfo->UpgradeSupport) {
for (i = 0; i < firmwareInfo->SlotCount; i++) {
if (firmwareInfo->Slot[i].ReadOnly == FALSE) {
slotNumber = firmwareInfo->Slot[i].SlotNumber;
break;
}
}
}
//
// If no writable slot is found, bypass downloading and activation
//
if (slotNumber == (ULONG)-1) {
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - No writable Firmware slot.\n"));
goto Exit;
}
// ---------------------------------------------------------------------------
// ( 2 ) DOWNLOAD THE FIRMWARE IMAGE TO THE CONTROLLER
// ---------------------------------------------------------------------------
//
// initialize image length and offset
//
imageBufferLength = (imageBufferLength / sizeof(PVOID)) * sizeof(PVOID);
imageOffset = 0;
readLength = 0;
moreToDownload = TRUE;
//
// Open image file and download it to controller.
//
if (FileName == NULL) {
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - No firmware file specified.\n"));
goto Exit;
}
fileHandle = CreateFile(FileName, // file to open
GENERIC_READ, // open for reading
FILE_SHARE_READ, // share for reading
NULL, // default security
OPEN_EXISTING, // existing file only
FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, // normal file
NULL); // no attr. template
if (fileHandle == INVALID_HANDLE_VALUE) {
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - unable to open file \"%s\" for read.\n"), FileName);
goto Exit;
}
//
// Read and download the firmware from the image file into image buffer length portions. Send the
// image portion to the controller.
//
while (moreToDownload) {
RtlZeroMemory(buffer, bufferSize);
//
// Setup the SRB control with the firmware ioctl control info
//
srbControl->HeaderLength = sizeof(SRB_IO_CONTROL);
srbControl->ControlCode = IOCTL_SCSI_MINIPORT_FIRMWARE;
RtlMoveMemory(srbControl->Signature, IOCTL_MINIPORT_SIGNATURE_FIRMWARE, 8);
srbControl->Timeout = 30;
srbControl->Length = bufferSize - sizeof(SRB_IO_CONTROL);
//
// Set firmware request fields for FIRMWARE_FUNCTION_DOWNLOAD. This request is to the controller so
// FIRMWARE_REQUEST_FLAG_CONTROLLER is set in the flags
//
firmwareRequest->Version = FIRMWARE_REQUEST_BLOCK_STRUCTURE_VERSION;
firmwareRequest->Size = sizeof(FIRMWARE_REQUEST_BLOCK);
firmwareRequest->Function = FIRMWARE_FUNCTION_DOWNLOAD;
firmwareRequest->Flags = FIRMWARE_REQUEST_FLAG_CONTROLLER;
firmwareRequest->DataBufferOffset = firmwareStructureOffset;
firmwareRequest->DataBufferLength = bufferSize - firmwareStructureOffset;
//
// Initialize the firmware data buffer pointer to the proper position after the request structure
//
firmwareDownload = (PSTORAGE_FIRMWARE_DOWNLOAD)((PUCHAR)srbControl + firmwareRequest->DataBufferOffset);
if (ReadFile(fileHandle, firmwareDownload->ImageBuffer, imageBufferLength, &readLength, NULL) == FALSE) {
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - Read firmware file failed.\n"));
goto Exit;
}
if (readLength == 0) {
moreToDownload = FALSE;
break;
}
if ((readLength % sizeof(ULONG)) != 0) {
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - Read firmware file failed.\n"));
}
//
// Set the download parameters and adjust the offset for this portion of the firmware image
//
firmwareDownload->Version = 1;
firmwareDownload->Size = sizeof(STORAGE_FIRMWARE_DOWNLOAD);
firmwareDownload->Offset = imageOffset;
firmwareDownload->BufferSize = readLength;
//
// download this portion of firmware to the device
//
result = DeviceIoControl(DeviceList[Index].Handle,
IOCTL_SCSI_MINIPORT,
buffer,
bufferSize,
buffer,
bufferSize,
&returnedLength,
NULL
);
if (result == FALSE) {
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - IOCTL - firmware download failed. 0x%X.\n"), GetLastError());
goto Exit;
}
if (srbControl->ReturnCode != FIRMWARE_STATUS_SUCCESS) {
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - firmware download failed. srbControl->ReturnCode %d.\n"), srbControl->ReturnCode);
goto Exit;
}
//
// Update Image Offset for next iteration.
//
imageOffset += readLength;
}
// ---------------------------------------------------------------------------
// ( 3 ) ACTIVATE THE FIRMWARE SLOT ASSIGNED TO THE UPGRADE
// ---------------------------------------------------------------------------
//
// Activate the newly downloaded image with the assigned slot.
//
RtlZeroMemory(buffer, bufferSize);
//
// Setup the SRB control with the firmware ioctl control info
//
srbControl->HeaderLength = sizeof(SRB_IO_CONTROL);
srbControl->ControlCode = IOCTL_SCSI_MINIPORT_FIRMWARE;
RtlMoveMemory(srbControl->Signature, IOCTL_MINIPORT_SIGNATURE_FIRMWARE, 8);
srbControl->Timeout = 30;
srbControl->Length = bufferSize - sizeof(SRB_IO_CONTROL);
//
// Set firmware request fields for FIRMWARE_FUNCTION_ACTIVATE. This request is to the controller so
// FIRMWARE_REQUEST_FLAG_CONTROLLER is set in the flags
//
firmwareRequest->Version = FIRMWARE_REQUEST_BLOCK_STRUCTURE_VERSION;
firmwareRequest->Size = sizeof(FIRMWARE_REQUEST_BLOCK);
firmwareRequest->Function = FIRMWARE_FUNCTION_ACTIVATE;
firmwareRequest->Flags = FIRMWARE_REQUEST_FLAG_CONTROLLER;
firmwareRequest->DataBufferOffset = firmwareStructureOffset;
firmwareRequest->DataBufferLength = bufferSize - firmwareStructureOffset;
//
// Initialize the firmware activation structure pointer to the proper position after the request structure
//
firmwareActivate = (PSTORAGE_FIRMWARE_ACTIVATE)((PUCHAR)srbControl + firmwareRequest->DataBufferOffset);
//
// Set the activation parameters with the available slot selected
//
firmwareActivate->Version = 1;
firmwareActivate->Size = sizeof(STORAGE_FIRMWARE_ACTIVATE);
firmwareActivate->SlotToActivate = (UCHAR)slotNumber;
//
// Send the activation request
//
result = DeviceIoControl(DeviceList[Index].Handle,
IOCTL_SCSI_MINIPORT,
buffer,
bufferSize,
buffer,
bufferSize,
&returnedLength,
NULL
);
if (result == FALSE) {
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - IOCTL - firmware activate failed. 0x%X.\n"), GetLastError());
goto Exit;
}
//
// Display status result from firmware activation
//
switch (srbControl->ReturnCode) {
case FIRMWARE_STATUS_SUCCESS:
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - firmware activate succeeded.\n"));
break;
case FIRMWARE_STATUS_POWER_CYCLE_REQUIRED:
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - firmware activate succeeded. PLEASE REBOOT COMPUTER.\n"));
break;
case FIRMWARE_STATUS_ILLEGAL_REQUEST:
case FIRMWARE_STATUS_INVALID_PARAMETER:
case FIRMWARE_STATUS_INPUT_BUFFER_TOO_BIG:
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - firmware activate parameter error. srbControl->ReturnCode %d.\n"), srbControl->ReturnCode);
break;
case FIRMWARE_STATUS_INVALID_SLOT:
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - firmware activate, slot number invalid.\n"));
break;
case FIRMWARE_STATUS_INVALID_IMAGE:
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - firmware activate, invalid firmware image.\n"));
break;
case FIRMWARE_STATUS_ERROR:
case FIRMWARE_STATUS_CONTROLLER_ERROR:
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - firmware activate, error returned.\n"));
break;
default:
_tprintf(_T("\t FirmwareUpgrade - firmware activate, unexpected error. srbControl->ReturnCode %d.\n"), srbControl->ReturnCode);
break;
}
Exit:
if (fileHandle != NULL) {
CloseHandle(fileHandle);
}
if (buffer != NULL) {
free(buffer);
}
return;
}
Observação
Não há suporte para o download de várias imagens de firmware simultaneamente. Um único download de firmware é sempre seguido por uma única ativação de firmware.
Uma imagem de firmware já residente em um slot pode ser reativada usando apenas o comando ativar função com o número de slot correspondente.
O código de controle IOCTL_SCSI_MINIPORT_FIRMWARE para controle de E/S SRB está disponível a partir do Windows 8.1.