Périphériques bloc

Mise à jour Debian : 10.9 / Buster

On s’intéresse ici aux propriétés communes des périphériques bloc, indépendantes de leur partitionnement et formatage

Les propriétés spécifiques à différentes familles de périphériques bloc sont décrites par ailleurs :

disques (rotatifs ou SSD) à interface SATA ou IDE : voir Disques ATA
disques (SSD) à interface pcie : Voir Disques pcie
mémoires flash à interface SPI : voir Cartes SD
mémoire flash à interface usb : voir Périphériques de stockage USB
disques à interface SATA, IDE ou pcie et mémoires flash à interface spi, connectés en usb via des boîtiers adaptateurs : voir Périphériques de stockage USB

Abréviations :

scsi > small computer systems interface
pci > Peripheral Component Interconnect
pata > Parallel Advanced Technology Attachment
ide > Integrated Drive Electronic
sata > Serial Advanced Technology Attachment
spi > Serial Peripheral Interface
dma > Direct Memory Access
APM > Advanced Power Management
usap > USB attached ssci

Sommaire

1 - Présentation

Les définitions suivantes sont reprises de mtodorovic.developpez.com

Un périphérique bloc représente un dispositif matériel qui lit ou écrit des données sous forme de blocs de taille fixe. Contrairement aux périphériques caractère, un périphérique bloc fournit un accès direct aux données stockées sur le périphérique. Un lecteur de disque est un exemple de périphérique bloc.
Un périphérique caractère représente un dispositif matériel qui lit ou écrit en série un flux d'octets. Les ports série et parallèle, les lecteurs de cassettes, les terminaux et les cartes son sont des exemples de périphériques caractère.

Chaque périphérique bloc connecté au système et reconnu par udev reçoit un identifiant fonction du type d'interface du périphérique

nvme0n1, nvme0n2, etc .. pour les périphériques ( type disque SSD), connectés par une interface pcie
sda, sdb, sdc, etc...

pour les périphériques connectés par une interface sata (SATA1, 2 ou 3) - On trouve ce type d'interface sur les matériels récents
pour les périphériques connectés par une interface parallèles, appelée IDE ou ATA ou PATA. On trouve ce type d'interface sur les matériels "anciens"
pour les périphériques ci-dessus lorsqu'ils sont connectés en USB via un boîtier adaptateur
Pour les mémoires flash USB

mmcblk0, mmcblk1, etc ... pour les périphériques ( type sdcard) , connectés par une interface SPI

Les périphériques bloc sont automatiquement détectés par udev et introduits dans l'arborescence sysfs. La liste des identifiants des périphériques bloc est disponible en /sys/class/block/, cette liste inclue les périphériques virtuels et les partitions
```
$ ls /sys/class/block/
dm-0     nvme0n1p1  nvme0n1p3  sda   sda2
nvme0n1  nvme0n1p2  nvme0n1p4  sda1  sda3
```
Dans l'exemple ci-dessus, deux périphériques blocs sont présents /dev/nvme0n1 et /dev/sda
Lorsqu'un périphérique est amovible, dans l'exemple ci-dessous, un disque usb, son identifiant peut-être déduit

des messages du noyau (lancer la commande après avoir connecté le périphérique)

$ sudo dmesg -t |tail -1
sd 3:0:0:0: [sdb] Attached SCSI disk

des messages udev (lancer la commande avant de connecter le périphérique)

$ udevadm monitor -k -s block
monitor will print the received events for:
KERNEL - the kernel uevent

KERNEL[2567.529266] add      /devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb2/2-2/2-2:1.0/host3/target3:0:0/3:0:0:0/block/sdb (block)
KERNEL[2567.529358] add      /devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb2/2-2/2-2:1.0/host3/target3:0:0/3:0:0:0/block/sdb/sdb1 (block)

2 - Propriétés

2.1 - lsblk

lsblk est l'outil de référence pour afficher la liste des périphériques bloc et leur propriété. Pour exclure l'affichage des partitions et des périphériques virtuels (containers luks, ...), utiliser l'option -d (--nodepends)

$ lsblk -d
NAME    MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda       8:0    0 447,1G  0 disk 
sdb       8:16   0 232,9G  0 disk 
mmcblk0 179:0    0    15G  0 disk 
nvme0n1 259:0    0 931,5G  0 disk

Affichage par pair (-P) de toutes les propriétés (-O) du périphérique /dev/nvme0n1

$ lsblk -d -P -O /dev/nvme0n1
NAME="nvme0n1" KNAME="nvme0n1" PATH="/dev/nvme0n1" MAJ:MIN="259:0" FSAVAIL="" FSSIZE="" FSTYPE="" FSUSED="" FSUSE%="" \
MOUNTPOINT="" LABEL="" UUID="" PTUUID="0fce722d-c992-4e4d-990a-ca32c3344407" PTTYPE="gpt" PARTTYPE="" PARTLABEL="" PARTUUID="" PARTFLAGS="" \
RA="128" RO="0" RM="0" HOTPLUG="0" MODEL="Samsung SSD 980 1TB" SERIAL="S649NJ0R206964F" SIZE="931,5G" STATE="live" \
OWNER="" GROUP="" MODE="brw-rw----" ALIGNMENT="0" MIN-IO="512" OPT-IO="0" PHY-SEC="512" LOG-SEC="512" ROTA="0" SCHED="none" \
RQ-SIZE="1023" TYPE="disk" DISC-ALN="0" DISC-GRAN="512B" DISC-MAX="2T" DISC-ZERO="0" WSAME="0B" WWN="eui.002538d211401be9" RAND="0" PKNAME="" HCTL="" \
TRAN="nvme" SUBSYSTEMS="block:nvme:pci" REV="" VENDOR="" ZONED="none

Affichage d'une sélection de paramètres : nom, modèle, numéro de série, taille, mode de transport

$ lsblk -d -o name,model,serial,size,tran 
NAME    MODEL                SERIAL             SIZE TRAN
sda     KINGSTON_SHSS37A480G 50026B767A012C69 447,1G sata
sdb     RTL9210_NVME         012345678902     232,9G usb
sdc     Storage_Device       121220160204      29,7G usb
mmcblk0                      0x12800008          15G 
nvme0n1 Samsung SSD 980 1TB  S649NJ0R206964F  931,5G nvme

2.2 - lssci

La commande lsscsi est une alternative à lsblk pour lister les périphériques blocs utilisant le jeu de commandes scsi (à priori tous les périphériques blocs sauf les cartes SD mmcblk)

List SCSI devices or hosts, followed by NVMe namespaces or controllers.
Many storage devices (e.g. SATA disks and USB attached storage) use SCSI
command sets and hence are also listed by this utility.

Installer lsscsi

$ sudo aptitude install lssci

Liste des périphériques utilisant le protocole scsi avec leur taille (option -s)

$ lsscsi -s
[2:0:0:0]    disk    ATA      KINGSTON SHSS37A 02.H  /dev/sda    480GB
[3:0:0:0]    disk    Generic  MassStorageClass 0904  /dev/sdb        -
[4:0:0:0]    disk    USB      Flash Disk       1100  /dev/sdc   2.00GB
[5:0:0:0]    disk    KINGSTON  SHSS37A240G     0     /dev/sdd    240GB
[6:0:0:0]    disk    WDC WD75 00BPKX-00HPJT0         /dev/sde    750GB
[N:0:4:1]    disk    Samsung SSD 970 EVO 250GB__1               /dev/nvme0n1   250GB

3 - Adresse sur le bus pci

Plusieurs méthodes permettent de déterminer l'adresse du périphérique (en fait de son contrôleur) sur le bus pci. Les adresses sur le bus pci sont de la forme bus:slot.fonction

3.1 - A partir de l'identifiant (nom) de périphérique

Connaissant l'identifiant d'un périphérique bloc, par exemple nvme0n1, il est possible d'obtenir, via sysfs, son adresse sur le bus pci. Dans l'exemple ci-dessous, l'adresse du périphérique /dev/nvme0n1 est 01:00.0

$ ls -log /sys/class/block/nvme0n1
lrwxrwxrwx 1 0 juin   6 15:40 nvme0n1 -> ../../devices/pci0000:00/0000:00:1d.0/0000:01:00.0/nvme/nvme0/nvme0n1

Pour récupérer directement l'information, en supprimant les caractères en amont et en aval

$ ls -log /sys/class/block/nvme0n1 |sed -e 's/^.*0000://' -e  's/\/.*$//'
01:00.0

3.2 - A partir de l'identifiant scsi

Connaissant l'identifiant scsi d'un périphérique, l'option -v de lsscsi affiche son adresse sur le bus pci. Dans l'exemple ci-dessous, on recherche l'adresse du périphérique /dev/nvme0n1

Son identifiant lsscsi est N

$ lsscsi |grep nvme0n1
[N:0:5:1]    disk    Samsung SSD 980 1TB__1                     /dev/nvme0n1

Son adresse est 01:00.0

$ lsscsi -v N
[N:0:5:1]    dsk/nvm Samsung SSD 980 1TB__1                     /dev/nvme0n1
  dir: /sys/class/nvme/nvme0/nvme0n1  [/sys/devices/pci0000:00/0000:00:1d.0/0000:01:00.0/nvme/nvme0/nvme0n1]

4 - Contrôleur pci et pilote

La commande lspci -k permet d'afficher le nom et le pilote du contrôleur pci associé à un périphérique dont on connait l'adresse sur le bus pci. Le contrôleur est fonction du type de transport : nvme, sata, usb, spi, ....

Avec lsblk, voir l'indication en colonne TRAN (transport)

$ lsblk -d -o name,model,tran
NAME    MODEL                TRAN
sda     KINGSTON_SHSS37A480G sata
sdb     RTL9210_NVME         usb
mmcblk0                      
nvme0n1 Samsung SSD 980 1TB  nvme

ou avec lsscsi, utiliser l'option -t, voir l'indication en colonne 3

$ lsscsi -t
[2:0:0:0]    disk    sata:50026b767a012c69           /dev/sda 
[3:0:0:0]    disk    usb:2-2:1.0                     /dev/sdb 
[N:0:5:1]    disk    pcie 0x144d:0xa801                         /dev/nvme0n1

Exemple 1 : Pilote périphérique nvme/pcie (/dev/nvme0n1)

le périphérique nvme0n1 a pour adresse

$ ADRESSE=$(ls -log /sys/class/block/nvme0n1 |sed -e 's/^.*0000://' -e  's/\/.*$//')

caractéristiques du contrôleur

$ lspci -k -s $(ADRESSE)
01:00.0 Non-Volatile memory controller: Samsung Electronics Co Ltd Device a809
       Subsystem: Samsung Electronics Co Ltd Device a801
   Kernel driver in use: nvme
  Kernel modules: nvme

Exemple 2 : Pilote périphérique SATA (/dev/sda)

$ lspci -k -s $(ls -log /sys/class/block/sda |sed -e 's/^.*0000://' -e  's/\/.*$//')
00:17.0 SATA controller: Intel Corporation Cannon Point-LP SATA Controller [AHCI Mode] (rev 30)
  Subsystem: Intel Corporation Cannon Point-LP SATA Controller [AHCI Mode]
    Kernel driver in use: ahci
  Kernel modules: ahci

Exemple 3 : Pilote périphérique usb (/dev/sdb)

00:14.0 USB controller: Intel Corporation Cannon Point-LP USB 3.1 xHCI Controller (rev 30)
       Subsystem: Intel Corporation Cannon Point-LP USB 3.1 xHCI Controller
        Kernel driver in use: xhci_hcd
      Kernel modules: xhci_pci

Exemple 4 : Pilote périphérique spi (/dev/mmcblk0)

$ lspci -k -s $(ls -log /sys/class/block/mmcblk0 |sed -e 's/^.*0000://' -e  's/\/.*$//')
02:00.0 Unassigned class [ff00]: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTS522A PCI Express Card Reader (rev 01)
    Subsystem: Intel Corporation RTS522A PCI Express Card Reader
        Kernel driver in use: rtsx_pci
      Kernel modules: rtsx_pci