设备虚拟化基础 - PCI

目录

1. 配置空间概念和作用

2. 通过配置空间发现设备

3. Linux读取PCI配置空间接口

4. 内核中具体读取配置空间实例

5. Virtion设备自定义空间

6. Linux读取Capabilities List代码解析

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1. 配置空间概念和作用

详细的定义可以参考PCI Spec的第六章《Configuration Space》中的描述，这里仅摘抄关键点

• 所有的PCI设备必须实现配置空间，配置空间的本质是一堆寄存器。
• 配置空间可以用来发现设备
• pci local bus spec规定的配置空间最大256字节，前64字节是spec中定义好的，称预定义空间，其中前16字节对所有类型的pci设备都相同（是指格式，而不其中具体的值），之后的空间格式因类型而不同，对前16字节空间，我称它为通用配置空间。

 上面是摘自PCI3.0规范的配置空间，一共64字节，即预定义空间，其中前16字节对应通用配置空间。

预定义空间解析

vendor id：厂商ID，用来标识pci设备出自哪个厂商，这里是0x1af4，来自Red Hat。
device id：厂商下的产品ID，传统virtio-blk设备，这里是0x1001
revision id：厂商决定是否使用，设备版本ID，这里未使用
header type：pci设备类型，0x00（普通设备），0x01（pci bridge），0x02（CardBus bridge）。virtio是普通设备，这里是0x00

status: 描述pci设备状态的寄存器

 其中有一位是Capabilities List，它是pci规范定义的附加空间标志位，Capabilities List的意义是允许在pci设备配置空间之后加上额外的寄存器，这些寄存器由Capability List组织起来，用来实现特定的功能，附加空间在64字节配置空间之后，最大不能超过256字节。以virtio-blk为例，它标记了这个位，因此在virtio-blk设备配置空间之后，还有一段空间用来实现virtio-blk的一些特有功能。1表示capabilities pointer字段（0x34）存放了附加寄存器组的起始地址。这里的地址表示附加空间在pci设备空间内的偏移。具体Capability List怎么理解本文后面分析。

2. 通过配置空间发现设备

发下设备需要确定两个事情：PCI设备地址，以及确定地址之后具体怎么通过该地址访问。

PCI设备地址 ： 参考PCI规范3.2.2.3.2章节

设备地址可以通过Bus号，Device号，功能号和寄存器号唯一确定：

 

 Linux内核中确定该地址可以通过宏：

/*
 * Functions for accessing PCI base (first 256 bytes) and extended
 * (4096 bytes per PCI function) configuration space with type 1
 * accesses.
 */

#define PCI_CONF1_ADDRESS(bus, devfn, reg) \
	(0x80000000 | ((reg & 0xF00) << 16) | (bus << 16) \
	| (devfn << 8) | (reg & 0xFC))

访问配置空间

• 配置空间寄存器偏移

PCI_CONF1_ADDRES宏确定了配置空间的基地址（Base Address)，还要结合配置空间偏移具体访问具体的功能，比如访问配置空间的Command对应的offset：04h，Capabilities pointer偏移：0x34h。

• 端口访问

配置空间地址无法直接访问，需要通过特定的端口来访问：

CONFIG_ADDRESS(CF8h) : 将需要访问的配置空间地址设置到该端口

CONFIG_DATA（CFCh)：从该端口读取配置空间的值。

3. Linux读取PCI配置空间接口

//参数dev ： pci 设备
//where : 配置空间寄存器对应的偏移offset
int pci_read_config_byte(const struct pci_dev *dev, int where, u8 *val);
int pci_read_config_word(const struct pci_dev *dev, int where, u16 *val);
int pci_read_config_dword(const struct pci_dev *dev, int where, u32 *val);
int pci_write_config_byte(const struct pci_dev *dev, int where, u8 val);
int pci_write_config_word(const struct pci_dev *dev, int where, u16 val