<code>Read the fucking source code!</code> --By 鲁迅
<code>A picture is worth a thousand words.</code> --By 高尔基
说明：
Kernel版本：4.14
ARM64处理器
使用工具：Source Insight 3.5， Visio
本文将分析Linux PCI子系统的框架，主要围绕Linux PCI子系统的初始化以及枚举过程分析；
如果对具体的硬件缺乏了解，建议先阅读上篇文章<code>《Linux PCI驱动框架分析（一）》</code>；
话不多说，直接开始。
PCI体系结构的拓扑关系如图所示，而图中的不同数据结构就是用于来描述对应的模块；
Host Bridge连接CPU和PCI系统，由<code>struct pci_host_bridge</code>描述；
<code>struct pci_dev</code>描述PCI设备，以及PCI-to-PCI桥设备；
<code>struct pci_bus</code>用于描述PCI总线，<code>struct pci_slot</code>用于描述总线上的物理插槽；
来一张更详细的结构体组织图：
总体来看，数据结构对硬件模块进行了抽象，数据结构之间也能很便捷的构建一个类似PCI子系统物理拓扑的关系图；
顶层的结构为<code>pci_host_bridge</code>，这个结构一般由Host驱动负责来初始化创建；
<code>pci_host_bridge</code>指向root bus，也就是编号为0的总线，在该总线下，可以挂接各种外设或物理slot，也可以通过PCI桥去扩展总线；
Linux PCI驱动框架，基于Linux设备驱动模型，因此有必要先简要介绍一下，实际上Linux设备驱动模型也是一个大的topic，先挖个坑，有空再来填。来张图吧：
简单来说，Linux内核建立了一个统一的设备模型，分别采用总线、设备、驱动三者进行抽象，其中设备与驱动都挂在总线上，当有新的设备注册或者新的驱动注册时，总线会去进行匹配操作（<code>match</code>函数），当发现驱动与设备能进行匹配时，就会执行probe函数的操作；
从数据结构中可以看出，<code>bus_type</code>会维护两个链表，分别用于挂接向其注册的设备和驱动，而<code>match</code>函数就负责匹配检测；
各类驱动框架也都是基于图中的机制来实现，在这之上进行封装，比如I2C总线框架等；
设备驱动模型中，包含了很多<code>kset/kobject</code>等内容，建议去看看之前的文章<code>《linux设备模型之kset/kobj/ktype分析》</code>
好了，点到为止，感觉要跑题了，强行拉回来。
既然说到了设备驱动模型，那么首先我们要做的事情，就是先在内核里边创建一个PCI总线，用于挂接PCI设备和PCI驱动，我们的实现来到了<code>pci_driver_init()</code>函数：
内核在PCI框架初始化时会调用<code>pci_driver_init()</code>来创建一个PCI总线结构（全局变量<code>pci_bus_type</code>），这里描述的PCI总线结构，是指驱动匹配模型中的概念，PCI的设备和驱动都会挂在该PCI总线上；
从<code>pci_bus_type</code>的函数操作接口也能看出来，<code>pci_bus_match</code>用来检查设备与驱动是否匹配，一旦匹配了就会调用<code>pci_device_probe</code>函数，下边针对这两个函数稍加介绍；
设备或者驱动注册后，触发<code>pci_bus_match</code>函数的调用，实际会去比对<code>vendor</code>和<code>device</code>等信息，这个都是厂家固化的，在驱动中设置成<code>PCI_ANY_ID</code>就能支持所有设备；
一旦匹配成功后，就会去触发<code>pci_device_probe</code>的执行；
实际的过程也是比较简单，无非就是进行匹配，一旦匹配上了，直接调用驱动程序的probe函数，写过驱动的同学应该就比较清楚后边的流程了；
我们还是顺着设备驱动匹配的思路继续开展；
3.2节描述的是总线的创建，那么本节中的枚举，显然就是设备的创建了；
所谓设备的创建，就是在Linux内核中维护一些数据结构来对硬件设备进行描述，而硬件的描述又跟上文中的数据结构能对应上；
枚举的入口函数：<code>pci_host_probe</code>
设备的扫描从<code>pci_scan_root_bus_bridge</code>开始，首先需要先向系统注册一个<code>host bridge</code>，在注册的过程中需要创建一个<code>root bus</code>，也就是<code>bus 0</code>，在<code>pci_register_host_bridge</code>函数中，主要是一系列的初始化和注册工作，此外还为总线分配资源，包括地址空间等；
<code>pci_scan_child_bus</code>开始，从<code>bus 0</code>向下扫描并添加设备，这个过程由<code>pci_scan_child_bus_extend</code>来完成；
从<code>pci_scan_child_bus_extend</code>的流程可以看出，主要有两大块：
PCI设备扫描，从循环也能看出来，每条总线支持32个设备，每个设备支持8个功能，扫描完设备后将设备注册进系统，pci_scan_device的过程中会去读取PCI设备的配置空间，获取到BAR的相关信息，细节不表了；
PCI桥设备扫描，PCI桥是用于连接上一级PCI总线和下一级PCI总线的，当发现有下一级总线时，创建子结构，并再次调用<code>pci_scan_child_bus_extend</code>的函数来扫描下一级的总线，从这个过程看，就是一个递归过程。
从设备的扫描过程看，这是一个典型的DFS（<code>Depth First Search</code>）过程，熟悉数据结构与算法的同学应该清楚，这就类似典型的走迷宫的过程；
如果你对上述的流程还不清楚，再来一张图：
图中的数字代表的就是扫描的过程，当遍历到PCI桥设备的时候，会一直穷究到底，然后再返回来；
当枚举过程结束后，系统中就已经维护了PCI设备的各类信息了，在设备驱动匹配模型中，总线和设备都已经具备了，剩下的就是写个驱动了；
暂且写这么多，细节方面不再赘述了，把握大体的框架即可，无法扼住PCI的咽喉，那就扼住它的骨架吧。
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作者：LoyenWang
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