<code>Read the fucking source code!</code> --By 魯迅
<code>A picture is worth a thousand words.</code> --By 高爾基
說明：
Kernel版本：4.14
ARM64處理器
使用工具：Source Insight 3.5， Visio
本文将分析Linux PCI子系統的架構，主要圍繞Linux PCI子系統的初始化以及枚舉過程分析；
如果對具體的硬體缺乏了解，建議先閱讀上篇文章<code>《Linux PCI驅動架構分析（一）》</code>；
話不多說，直接開始。
PCI體系結構的拓撲關系如圖所示，而圖中的不同資料結構就是用于來描述對應的子產品；
Host Bridge連接配接CPU和PCI系統，由<code>struct pci_host_bridge</code>描述；
<code>struct pci_dev</code>描述PCI裝置，以及PCI-to-PCI橋裝置；
<code>struct pci_bus</code>用于描述PCI總線，<code>struct pci_slot</code>用于描述總線上的實體插槽；
來一張更詳細的結構體組織圖：
總體來看，資料結構對硬體子產品進行了抽象，資料結構之間也能很便捷的建構一個類似PCI子系統實體拓撲的關系圖；
頂層的結構為<code>pci_host_bridge</code>，這個結構一般由Host驅動負責來初始化建立；
<code>pci_host_bridge</code>指向root bus，也就是編号為0的總線，在該總線下，可以挂接各種外設或實體slot，也可以通過PCI橋去擴充總線；
Linux PCI驅動架構，基于Linux裝置驅動模型，是以有必要先簡要介紹一下，實際上Linux裝置驅動模型也是一個大的topic，先挖個坑，有空再來填。來張圖吧：
簡單來說，Linux核心建立了一個統一的裝置模型，分别采用總線、裝置、驅動三者進行抽象，其中裝置與驅動都挂在總線上，當有新的裝置注冊或者新的驅動注冊時，總線會去進行比對操作（<code>match</code>函數），當發現驅動與裝置能進行比對時，就會執行probe函數的操作；
從資料結構中可以看出，<code>bus_type</code>會維護兩個連結清單，分别用于挂接向其注冊的裝置和驅動，而<code>match</code>函數就負責比對檢測；
各類驅動架構也都是基于圖中的機制來實作，在這之上進行封裝，比如I2C總線架構等；
裝置驅動模型中，包含了很多<code>kset/kobject</code>等内容，建議去看看之前的文章<code>《linux裝置模型之kset/kobj/ktype分析》</code>
好了，點到為止，感覺要跑題了，強行拉回來。
既然說到了裝置驅動模型，那麼首先我們要做的事情，就是先在核心裡邊建立一個PCI總線，用于挂接PCI裝置和PCI驅動，我們的實作來到了<code>pci_driver_init()</code>函數：
核心在PCI架構初始化時會調用<code>pci_driver_init()</code>來建立一個PCI總線結構（全局變量<code>pci_bus_type</code>），這裡描述的PCI總線結構，是指驅動比對模型中的概念，PCI的裝置和驅動都會挂在該PCI總線上；
從<code>pci_bus_type</code>的函數操作接口也能看出來，<code>pci_bus_match</code>用來檢查裝置與驅動是否比對，一旦比對了就會調用<code>pci_device_probe</code>函數，下邊針對這兩個函數稍加介紹；
裝置或者驅動注冊後，觸發<code>pci_bus_match</code>函數的調用，實際會去比對<code>vendor</code>和<code>device</code>等資訊，這個都是廠家固化的，在驅動中設定成<code>PCI_ANY_ID</code>就能支援所有裝置；
一旦比對成功後，就會去觸發<code>pci_device_probe</code>的執行；
實際的過程也是比較簡單，無非就是進行比對，一旦比對上了，直接調用驅動程式的probe函數，寫過驅動的同學應該就比較清楚後邊的流程了；
我們還是順着裝置驅動比對的思路繼續開展；
3.2節描述的是總線的建立，那麼本節中的枚舉，顯然就是裝置的建立了；
所謂裝置的建立，就是在Linux核心中維護一些資料結構來對硬體裝置進行描述，而硬體的描述又跟上文中的資料結構能對應上；
枚舉的入口函數：<code>pci_host_probe</code>
裝置的掃描從<code>pci_scan_root_bus_bridge</code>開始，首先需要先向系統注冊一個<code>host bridge</code>，在注冊的過程中需要建立一個<code>root bus</code>，也就是<code>bus 0</code>，在<code>pci_register_host_bridge</code>函數中，主要是一系列的初始化和注冊工作，此外還為總線配置設定資源，包括位址空間等；
<code>pci_scan_child_bus</code>開始，從<code>bus 0</code>向下掃描并添加裝置，這個過程由<code>pci_scan_child_bus_extend</code>來完成；
從<code>pci_scan_child_bus_extend</code>的流程可以看出，主要有兩大塊：
PCI裝置掃描，從循環也能看出來，每條總線支援32個裝置，每個裝置支援8個功能，掃描完裝置後将裝置注冊進系統，pci_scan_device的過程中會去讀取PCI裝置的配置空間，擷取到BAR的相關資訊，細節不表了；
PCI橋裝置掃描，PCI橋是用于連接配接上一級PCI總線和下一級PCI總線的，當發現有下一級總線時，建立子結構，并再次調用<code>pci_scan_child_bus_extend</code>的函數來掃描下一級的總線，從這個過程看，就是一個遞歸過程。
從裝置的掃描過程看，這是一個典型的DFS（<code>Depth First Search</code>）過程，熟悉資料結構與算法的同學應該清楚，這就類似典型的走迷宮的過程；
如果你對上述的流程還不清楚，再來一張圖：
圖中的數字代表的就是掃描的過程，當周遊到PCI橋裝置的時候，會一直窮究到底，然後再傳回來；
當枚舉過程結束後，系統中就已經維護了PCI裝置的各類資訊了，在裝置驅動比對模型中，總線和裝置都已經具備了，剩下的就是寫個驅動了；
暫且寫這麼多，細節方面不再贅述了，把握大體的架構即可，無法扼住PCI的咽喉，那就扼住它的骨架吧。
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作者：LoyenWang
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