? ? ? ? 上一篇文章已經介紹了pci設備的背景知識， 現在我們來分析下pci設備是如何探測到支持的驅動，進而與驅動進行關聯；pci與驅動的解除綁定；pci設備與uio設備的關聯。

一、pci驅動注冊

? ? ? ??網卡驅動的注冊使用了一種奇技淫巧的方法，使用GCC attribute擴展屬性的constructor屬性，使得網卡驅動的注冊在程序main函數之前就執行了。此時在main函數執行前，就已經把系統支持的驅動通過rte_eal_driver_register注冊到驅動鏈表dev_driver_list中。

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struct rte_driver {TAILQ_ENTRY(rte_driver) next; enum pmd_type type; /**< 驅動類型 */const char *name; /**< 驅動名 */rte_dev_init_t *init; /**< 設備初始化函數 */ }; static struct rte_driver pmd_igb_drv =? {.type = PMD_PDEV,.init = rte_igb_pmd_init, }; static struct rte_driver rte_ixgbe_driver = {.type = PMD_PDEV,.init = rte_ixgbe_pmd_init, };

? ? ? ? 類似于c++中的多態，驅動鏈表節點strcuct rte_driver是一個類， 每一種驅動都具體實現這個類，不同的驅動實現方式不一樣，可以自定義init初始化接口。例如igb驅動與ixgbe驅動，這兩種驅動都具體實現了這個類。每一種驅動都實現這個類，相當于一個多態模型。最后通過調用PMD_REGISTER_DRIVER注冊到驅動鏈表dev_driver_list。 調用rte_eal_driver_unregister則可以從驅動鏈表中卸載。

void rte_eal_driver_register(struct rte_driver *driver) {TAILQ_INSERT_TAIL(&dev_driver_list, driver, next); }

? ? ? ? 需要注意的是，這個dev_driver_list驅動鏈表是一個全局的配置結構， 是在預加載的時候創建的鏈表，只是用來說明系統支持哪些pmd驅動而已，是一個過渡鏈表。真實使用的時候，是不會使用這個鏈表的。真實使用時，會把這個鏈表支持的驅動類型注冊到另一個鏈表pci_driver_list中。這個pci_driver_list驅動鏈表有什么用呢？ 可以為每一個pci設備探測對應的驅動，實際上就是遍歷這個驅動。將過渡鏈表轉為真實的驅動鏈表這個操作是在rte_eal_dev_init接口中完成的。

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int rte_eal_dev_init(void) {//注冊驅動鏈表TAILQ_FOREACH(driver, &dev_driver_list, next) {//設備初始化接口，用于真正注冊驅動。例如pmd_igb_drv，接口為rte_igb_pmd_initdriver->init(NULL, NULL);} }

? ? ? 以e1000外卡為例，?struct rte_driver驅動對象為pmd_igb_drv，他的init接口為rte_igb_pmd_init。由這個接口真正將驅動注冊到pci_driver_list鏈表中。

static struct eth_driver rte_igb_pmd = {{.name = "rte_igb_pmd",.id_table = pci_id_igb_map,.drv_flags = RTE_PCI_DRV_NEED_MAPPING | RTE_PCI_DRV_INTR_LSC,},.eth_dev_init = eth_igb_dev_init,.dev_private_size = sizeof(struct e1000_adapter), };static int rte_igb_pmd_init(const char *name __rte_unused, const char *params __rte_unused) {rte_eth_driver_register(&rte_igb_pmd);return 0; }

? ? ? ? ? ?可以看出struct eth_driver也類似于c++中的類，不同的驅動具體實現這個對象，相當于多態模型?？梢钥闯鲎罱K是注冊到pci_driver_list鏈表中。這個鏈表中的驅動是后面會被使用的，而不再是一個過渡的結構。驅動注冊這個過程是不是覺得有點繞，感覺兜了一大圈。覺得繞就對了，這個是dpdk實現方式，你也可以改造代碼，只需要一次就注冊到最終的驅動鏈表就好了，沒必要通過中間鏈表來中轉。? ? ? ? ? ??

void rte_eth_driver_register(struct eth_driver *eth_drv) {eth_drv->pci_drv.devinit = rte_eth_dev_init;rte_eal_pci_register(&eth_drv->pci_drv); }void rte_eal_pci_register(struct rte_pci_driver *driver) {TAILQ_INSERT_TAIL(&pci_driver_list, driver, next); }

二、pci驅動探測

? ? ? ? pci設備需要有驅動的支持才能使用， 并不是每一種驅動都適用于所有的pci設備，?例如網卡驅動就不適用于SATA設備。因此需要為每一種pci設備探測支持的驅動。為pci設備探測驅動的入口為rte_eal_pci_probe，來看下這個接口的實現。其實就是遍歷上一篇文章提到的pci設備鏈表， 然后為每一個pci設備查找系統支持的驅動。

int rte_eal_pci_probe(void) { //遍歷pci設備鏈表，為每一個pci設備查找驅動TAILQ_FOREACH(dev, &pci_device_list, next) {ret = pci_probe_all_drivers(dev); } } static int pci_probe_all_drivers(struct rte_pci_device *dev) {//遍歷所有的驅動鏈表，為某個pci設備查找對應的驅動TAILQ_FOREACH(dr, &pci_driver_list, next) {rc = rte_eal_pci_probe_one_driver(dr, dev);} }

? ? ? ? ?每一個驅動都有一個表id_table，表項記錄驅動支持哪些pci設備。表項的內容由pci的廠商id, pci設備id， pci子廠商等信息組成。每個pci設備就是根據自己的廠商id， 設備id等信息在每一個驅動提供的id_table表查找當前驅動是否支持自己，如果這些都相等，則說明pci找到了驅動。找到了驅動，就將驅動保存到pci設備結構中，將pci與驅動進行關聯，接著進行驅動的初始化流程。驅動初始化會在另一個專題中詳細分析，這里就只需要知道整體流程就好了。

int rte_eal_pci_probe_one_driver(struct rte_pci_driver *dr, struct rte_pci_device *dev) {for (id_table = dr->id_table ; id_table->vendor_id != 0; id_table++){//檢查這個驅動是否支持對應的pci設備。要求廠商id, 設備id等必須匹配if (id_table->device_id != dev->id.device_id && id_table->device_id != PCI_ANY_ID){continue;}//需要將pci物理地址映射到出來，使得通過uio訪問pci設備if (dr->drv_flags & RTE_PCI_DRV_NEED_MAPPING) {ret = pci_map_device(dev);}//pci關聯這個驅動dev->driver = dr;//驅動初始化return dr->devinit(dr, dev);} }

? ? ? ? 這里著重分析下pci設備地址映射的過程。

三、pci地址映射

? ? ? ? 所謂的pci地址映射，其實就是將pci設備提供給應用層訪問的物理地址映射成虛擬地址，這樣應用層通過uio就可以訪問這個虛擬地址，進而訪問pci設備。這里引入了uio的概念，就有必要先簡單描述下。當pci設備綁定uio驅動后，uio驅動在探測到有網卡綁定后，會在/dev設備下創建一個uio文件，例如/dev/uio3, 同時也會在pci設備目錄下創建相應的uio目錄，例如/sys/bus/pci/devices/0000:02:06.0/uio目錄，這個uio目錄里面記錄了pci設備的映射信息，也就是上一篇文章提到的BAR寄存器，其實也是//sys/bus/pci/devices/0000:02:06.0/resource文件中記錄的映射信息。這樣uio目錄下的地址映射信息其實就是pci設備的映射信息，因此當通過mmap地址映射到/dev/uio3后，就將pci物理地址映射到虛擬地址中，通過/dev/uio3就可以訪問這個pci設備。

? ? ? ? pci地址映射與uio關聯是在pci_uio_map_resource接口中完成的， 下面來詳細分析下這個接口的實現過程。

1、在pci目錄下查找對應的uio目錄，這個在pci綁定驅動的時候，就會在pci目錄下創建uio目錄，以及在/dev目錄下創建uio文件。例如:? pci設備目錄下創建/sys/bus/pci/devices/0000:02:06.0/uio/uio3目錄；? ? /dev目錄下創建uio文件, /dev/uio3

int pci_uio_map_resource(struct rte_pci_device *dev) {//獲取某個pci設備對應的uio目錄，例如/sys/bus/pci/devices/0000:02:06.0/uio/uio3uio_num = pci_get_uio_dev(dev, dirname, sizeof(dirname));//dev/uio3snprintf(devname, sizeof(devname), "/dev/uio%u", uio_num); }

? ? ? ? pci_get_uio_dev接口負責查找到uio目錄文件。需要注意的是，如果應用層指定了需要創建uio文件，則內部會調用pci_mknod_uio_dev接口在/dev目錄下重新創建uio文件，例如重新創建/dev/uio3?

static int pci_get_uio_dev(struct rte_pci_device *dev, char *dstbuf, unsigned int buflen) {//創建dev/uiox文件if (internal_config.create_uio_dev && pci_mknod_uio_dev(dstbuf, uio_num) < 0){RTE_LOG(WARNING, EAL, "Cannot create /dev/uio%u\n", uio_num);} } //sysfs_uio_path也就是網卡對于uio文件路徑，例如/sys/bus/pci/devices/0000:02:06.0/uio/uio3 static int pci_mknod_uio_dev(const char *sysfs_uio_path, unsigned uio_num) {例如/sys/bus/pci/devices/0000:02:06.0/uio/uio3f = fopen(filename, "r"); //讀取主從設備號ret = fscanf(f, "%d:%d", &major, &minor);//創建/dev/uiox文件,例如/dev/uio3snprintf(filename, sizeof(filename), "/dev/uio%u", uio_num);dev = makedev(major, minor);ret = mknod(filename, S_IFCHR | S_IRUSR | S_IWUSR, dev); }

2、創建uio中斷事件，也就是pci網卡中斷事件。這里只負責創建，并沒有加入到epoll事件機制中，此時即便網卡有事件也還不會觸發，直到在驅動初始化接口eth_igb_dev_init那里會將這個dev/uio3中斷源加入到epoll事件機制。注冊到epoll后，如果網卡有事件發生，epoll事件模型就會返回，應用層就能處理網卡中斷。需要注意的是，uio驅動已經將網卡中斷給關閉了，因此dpdk中斷是在應用層實現的，以免頻繁硬件中斷導致上下文切換，占用cpu資源。這里的中斷指定是控制中斷，也就是給網卡的一些控制操作，例如設置全雙工半雙工， 協商速率設置等； 而網卡報文的高速轉發，應用層還是使用輪詢的方式，報文轉發就跟中斷沒有關系了。

int pci_uio_map_resource(struct rte_pci_device *dev) {//創建uio中斷源/dev/uio3dev->intr_handle.fd = open(devname, O_RDWR);dev->intr_handle.type = RTE_INTR_HANDLE_UIO; } int eth_igb_dev_init(__attribute__((unused)) struct eth_driver *eth_drv, struct rte_eth_dev *eth_dev) {//pci中斷源注冊到中斷事件鏈表中，內部會將中斷源添加到epoll事件機制中rte_intr_callback_register(&(pci_dev->intr_handle),eth_igb_interrupt_handler, (void *)eth_dev); }

3、掃描pci目錄下的uio目錄，看下uio目錄下映射了哪些地址給應用層訪問。例如掃描/sys/bus/pci/devices/0000:02:06.0/uio/uio3/maps目錄，發現這個目錄下有map0, map1兩個子目錄，這兩個子目錄記錄了兩個不同的地址空間，用于提供給應用層訪問。pci_uio_get_mappings接口要做的事情就是掃描所有的map，將映射的地址信息保存起來。需要注意的是，這些地址是pci設備在物理內存上的真實地址，而不是虛擬地址。

root@apelife:/sys/bus/pci/devices/0000:02:06.0/uio/uio3/maps# ls map0 map1 root@apelife:/sys/bus/pci/devices/0000:02:06.0/uio/uio3/maps/map0# ls addr name offset size

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int pci_uio_map_resource(struct rte_pci_device *dev) {//獲取pci映射的地址范圍nb_maps = pci_uio_get_mappings(dirname, uio_res->maps,RTE_DIM(uio_res->maps));uio_res->nb_maps = nb_maps; }//獲取pci映射的地址范圍， 也就是掃描/sys/bus/pci/devices/0000:02:06.0/uio/uio3/maps目錄，看下 //pci設備映射了哪些地址訪問給應用層訪問 //devname, pci設備關聯的uio路徑，例如/sys/bus/pci/devices/0000:02:06.0/uio/uio3 static int pci_uio_get_mappings(const char *devname, struct pci_map maps[], int nb_maps) {for (i = 0; i != nb_maps; i++){snprintf(dirname, sizeof(dirname), "%s/maps/map%u", devname, i);//獲取地址偏移snprintf(filename, sizeof(filename),"%s/offset", dirname);pci_parse_sysfs_value(filename, &offset);//獲取地址大小snprintf(filename, sizeof(filename), "%s/size", dirname);pci_parse_sysfs_value(filename, &size);//獲取物理地址的位置snprintf(filename, sizeof(filename), "%s/addr", dirname);pci_parse_sysfs_value(filename, &maps[i].phaddr);//保存地址大小與偏移maps[i].offset = offset;maps[i].size = size;} }

4、pci設備目錄下的資源文件，例如/sys/bus/pci/devices/0000:02:06.0/resource記錄了pci的BAR寄存器的信息，里面的內容為pci設備提供給應用層訪問的物理地址空間； 而pci設備目錄下的uio文件，例如/sys/bus/pci/devices/0000:02:06.0/uio/uio3/maps也記錄了pci設備提供給應用層訪問的地址空間，這兩者有什么關系呢？

? ? ? ? 通常在系統引導的時候，系統探測到pci設備后，會創建pci目錄，存放pci設備的相關信息，包括resource文件。在pci設備綁定uio驅動時，uio驅動會在pci目錄下創建uio子目錄，同時會將pci里面的部分文件信息拷貝到uio子目錄下。例如會讀取resouce文件的內容，將一部分提供給應用層訪問的物理地址，在uio子目錄下創建map子目錄，記錄這些物理地址信息。例如resouce文件記錄了5個提供給應用層訪問的物理地址空間，則uio驅動有可能會在map子目錄下創建map0,map1,map2三個目錄，用于記錄5個提供給應用層訪問的物理地址中的三個。那為什么不是5個都提供呢？這個我也還沒理清楚。

? ? ? ? 也就是說uio目錄里面的map子目錄記錄提供給應用層訪問的物理地址，和pci設備目錄resource文件記錄提供給應用層訪問的物理地址是相等的。這樣對uio文件進行mmap地址映射后，當訪問/dev/uiox文件，就相當于訪問pci設備提供給應用層訪問的物理空間，進而訪問這個pci設備。通過這種方式應用層直接訪問/dev/uiox文件，就可以訪問網卡資源了。

? ? ? ??pci_uio_map_resource接口負責地址映射的操作，映射后將保存這個映射后的虛擬地址。需要注意的是，不管一個pci設備提供了多少個給應用層訪問的物理地址，都是通過同一個/dev/uiox文件進行映射的。另外還需要注意的是，應用層已經知道了pci提供的物理地址，那為什么還要進行地址映射？ 是因為應用層無法直接訪問pci設備的物理內存，只能通過虛擬地址進行訪問。

int pci_uio_map_resource(struct rte_pci_device *dev) {//為pci的每一個提供給應用層訪問的物理地址做映射for (i = 0; i != PCI_MAX_RESOURCE; i++) {//查找pci提供給應用層訪問的物理地址和/sys/bus/pci/devices/0000:02:06.0/uio/uio3/map的物理地址相等的地址進行映射for (j = 0; j != nb_maps && (phaddr != maps[j].phaddr || dev->mem_resource[i].len != maps[j].size); j++);//找到則進行映射if (j != nb_maps){//例如/dev/uioxfd = open(devname, O_RDWR);//共享內存映射，通過mmap方式mapaddr = pci_map_resource(pci_map_addr, fd, (off_t)offset, (size_t)maps[j].size);//保存映射后的虛擬地址maps[j].addr = mapaddr;maps[j].offset = offset;dev->mem_resource[i].addr = mapaddr;}} }

5、最后就是保存pci設備地址映射后的資源信息，每一個pci設備都有一個這樣的資源結構，并插入到pci資源鏈表pci_res_list。

int pci_uio_map_resource(struct rte_pci_device *dev) {uio_res = rte_zmalloc("UIO_RES", sizeof(*uio_res), 0);//將uio資源插入到鏈表，此時已經完成了pci設備的地址映射TAILQ_INSERT_TAIL(pci_res_list, uio_res, next); }

? ? ? ? 這個鏈表有什么作用呢？主要是給dpdk從線程用的， dpdk主線程負責將每個pci設備物理地址映射成虛擬地址，并將映射后的資源信息保存到這個鏈表中。從線程就沒有必要在對每個pci設備進行地址映射了，直接讀取這個鏈表就知道每個pci設備提供給應用層訪問的物理地址是多少，映射后的虛擬地址是多少。這個可以從pci_uio_map_secondary接口看出，這個就是從線程調用的接口。

? ? ? ? 到目前為止，關于pci設備探測驅動以及pci設備與uio的之間的關系已經分析完成了。 至于驅動初始化的邏輯，則在后續會有專門的文章來分析。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的dpdk pci驱动探测的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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