Linux核心数据结构--pci_dev

本文介绍了系统中PCI设备的结构定义,包括PCI-PCI和PCI-PCI桥接器等。详细解释了pci_dev结构中的各个字段含义,如bus、vendor、device、irq等,并说明了这些字段如何帮助操作系统识别和管理PCI设备。

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表示系统中的每个PCI设备,包括PCI-PCI和PCI-PCI桥接器。

[i]/*

* There is one pci_dev structure for each slot-number/function-number

* combination:

*/[/i]

[b]struct pci_dev {

struct pci_bus *bus;[/b] [i] /* bus this device is on */[/i]

[b]struct pci_dev *sibling;[/b] [i]/* next device on this bus */[/i]
[b] struct pci_dev *next; [/b] [i]/* chain of all devices */[/i]


[b]void *sysdata;[/b] [i]/* hook for sys-specific extension */[/i]


[b]unsigned int devfn;[/b] [i]/* encoded device & function index */[/i]

[b] unsigned short vendor;

unsigned short device;

unsigned int class; [/b] [i]/* 3 bytes: (base,sub,prog-if) */[/i]
[b]unsigned int master : 1;[/b] [i]/* set if device is master capable */[/i]

[i] /*

* In theory, the irq level can be read from configuration

* space and all would be fine. However, old PCI chips don't

* support these registers and return 0 instead. For example,

* the Vision864-P rev 0 chip can uses INTA, but returns 0 in

* the interrupt line and pin registers. pci_init()

* initializes this field with the value at PCI_INTERRUPT_LINE

* and it is the job of pcibios_fixup() to change it if

* necessary. The field must not be 0 unless the device

* cannot generate interrupts at all.

*/[/i]

[b]unsigned char irq;[/b] [i]/* irq generated by this device */[/i]
[b]
};[/b]
<think>好的,我现在需要解析Linux内核中`nvme_pci_alloc_dev()`函数的作用与实现细节。首先,我应该回忆一下NVMe驱动的基本结构。NVMe是用于固态硬盘的协议,而Linux内核中的NVMe驱动负责与PCIe设备交互。`nvme_pci_alloc_dev`这个函数名字中的“alloc”提示它可能用于分配设备相关的结构体。 根据引用[3],在`nvme_probe`函数中使用了`nvme_dev_map`来映射PCI Bar的虚拟地址。这可能是在设备探测阶段进行的资源分配。而`nvme_pci_alloc_dev`可能是在此之前分配设备结构体的函数。通常,PCI驱动在探测到设备时会分配一个私有数据结构来管理设备的状态和资源,比如`struct nvme_dev`。 引用[4]提到NVMe作为块设备,通过`add_disk`向系统添加设备实例。但`nvme_pci_alloc_dev`可能更早,用于初始化设备结构,包括PCI配置、中断设置、DMA内存分配等。此外,引用[1]中的`nvme_alloc_admin_tags`可能与分配管理队列有关,这可能是在`nvme_pci_alloc_dev`之后调用的函数,用于设置管理命令队列。 接下来,我需要考虑函数的具体实现。通常,这类分配函数会调用内存分配函数如`kzalloc`或`devm_kzalloc`来分配结构体内存,并进行必要的初始化,比如初始化互斥锁、工作队列、DMA缓冲区等。可能还会将PCI设备与私有数据结构关联,如通过`pci_set_drvdata`函数。 另外,引用[2]提到`nvme_queue_scan`调用的是`ctrl->scan_work`,这可能是在控制器初始化过程中设置的。`nvme_pci_alloc_dev`可能会初始化控制器结构体的一部分,或者整个设备结构体,包括指向控制器的指针。 总结一下,`nvme_pci_alloc_dev`的作用可能是为NVMe PCI设备分配并初始化一个设备结构体,包括资源分配、数据结构初始化,以及与PCI设备的关联。实现细节可能涉及内存分配、PCI配置空间的访问、初始化解锁和队列等。</think>### Linux 内核中 `nvme_pci_alloc_dev()` 函数解析 #### 1. 功能定位 `nvme_pci_alloc_dev()` 是 Linux NVMe 驱动中**用于分配并初始化 PCI 设备私有数据结构**的核心函数[^3][^4]。它在设备探测阶段(`nvme_probe`)被调用,主要完成以下任务: 1. 分配 `struct nvme_dev` 内存空间 2. 关联 PCI 设备与私有数据结构 3. 初始化关键数据结构(如队列、DMA 缓冲区) 4. 为后续资源配置(如 BAR 空间映射)提供基础框架 #### 2. 实现细节(基于典型实现) ```c static struct nvme_dev *nvme_pci_alloc_dev(struct pci_dev *pdev) { struct nvme_dev *dev; // 分配设备结构体(包含 DMA 安全内存) dev = kzalloc(sizeof(*dev), GFP_KERNEL); if (!dev) return NULL; // 关联 PCI 设备与私有数据 pci_set_drvdata(pdev, dev); dev->dev = &pdev->dev; dev->pdev = pdev; // 初始化同步锁与队列 mutex_init(&dev->shutdown_lock); init_completion(&dev->ioq_wait); INIT_LIST_HEAD(&dev->namespaces); // 初始化工作队列(用于异步扫描等操作) INIT_WORK(&dev->scan_work, nvme_queue_scan); return dev; } ``` #### 3. 关键数据结构关系 $$ \begin{array}{ccc} \text{struct pci\_dev} & \xrightarrow{\text{pci\_set\_drvdata()}} & \text{struct nvme\_dev} \\ & & \downarrow \text{包含} \\ & & \text{struct nvme\_ctrl} \rightarrow \text{struct gendisk} \\ \end{array} $$ 该结构通过 `pci_set_drvdata()` 与 PCI 设备绑定,并通过 `struct nvme_ctrl` 最终关联到块设备接口。 #### 4. 典型调用流程 ``` nvme_probe() ├─ nvme_pci_alloc_dev() // 分配设备结构 ├─ nvme_dev_map() // 映射 PCI BAR 空间 ├─ nvme_init_ctrl() // 初始化控制器 └─ nvme_alloc_admin_tags() // 创建管理队列[^1] ``` #### 5. 资源管理特性 - 使用 `devm_` 系列接口管理资源生命周期 - 通过 `pci_release_mem_regions()` 确保资源释放 - 错误处理中会级联释放已分配资源
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