lspci是如何工作的

前言

出于好奇，看了看lspci的工作原理，操作系统是怎么认识这么多PCIe设备的；

lspci

lspci用于查看当前系统所连接的所有PCI/PCIe设备；

这里解释一下lspci的输出，比如我这台机子上：

wp@wp-7050:~$ lspci
[...]
01:00.0 Ethernet controller: Netronome Systems, Inc. Device 4000
02:00.0 PCI bridge: Texas Instruments XIO2001 PCI Express-to-PCI Bridge
04:00.0 Ethernet controller: Intel Corporation Ethernet Controller 10G X550T (rev 01)
04:00.1 Ethernet controller: Intel Corporation Ethernet Controller 10G X550T (rev 01)

左边一列是PCI/PCIe的编号，每个设备有三个编号，以04:00.0为例，04是设备的总线编号（Bus Number）；00是设备编号（Device Number）；0是功能编号（Function Number），需要注意这三个编号在lspci里面的显示都是十六进制的；PCI/PCIe设备还有一个编号，域编号（Domain Number），只不过上面都是0，就忽略了；但一些场景下是会有多个Domain的，我们可以用lspci -D命令显示域编号：

wp@wp-7050:~$ lspci -D
[...]
0000:01:00.0 Ethernet controller: Netronome Systems, Inc. Device 4000
0000:02:00.0 PCI bridge: Texas Instruments XIO2001 PCI Express-to-PCI Bridge
0000:04:00.0 Ethernet controller: Intel Corporation Ethernet Controller 10G X550T (rev 01)
0000:04:00.1 Ethernet controller: Intel Corporation Ethernet Controller 10G X550T (rev 01)

那么系统是怎么知道每个PCIe设备具体是哪个厂商的哪种设备的？

这就涉及PCIe设备的配置空间，简单理解就是PCIe设备遵循标准，在设备中按PCI Configuration Space格式存储相关设备及配置信息；lscpi -x就可以看到PCIe设备的标准config space信息；共64字节，格式定义如下：

以我主机上的Intel X550T网卡为例，我们顺便加上nn参数，同时在方括号中显示对应的标识码；需要注意显示是小端序（little-endian），比如刚开始的四个字节，Vendor ID是8086，Device ID是1563；

root@wp-7050:/home/wp# lspci -xnn -s 04:00
04:00.0 Ethernet controller [0200]: Intel Corporation Ethernet Controller 10G X550T [8086:1563] (rev 01)
00: 86 80 63 15 06 05 10 00 01 00 00 02 00 00 80 00
10: 0c 00 80 ed 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
20: 0c 40 c0 ed 00 00 00 00 00 00 00 00 86 80 22 00
30: 00 00 08 f7 40 00 00 00 00 00 00 00 0a 02 00 00

04:00.1 Ethernet controller [0200]: Intel Corporation Ethernet Controller 10G X550T [8086:1563] (rev 01)
00: 86 80 63 15 06 05 10 00 01 00 00 02 00 00 80 00
10: 0c 00 40 ed 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
20: 0c 00 c0 ed 00 00 00 00 00 00 00 00 86 80 22 00
30: 00 00 00 f7 40 00 00 00 00 00 00 00 0b 01 00 00

系统可以读取（这里具体怎么读取我们就不深挖了）每个PCIe设备的config space，其中一些类型标准和供应商标识都由https://pci-ids.ucw.cz/维护，一般系统中会在/usr/share/hwdata/pci.ids.gz和/usr/share/hwdata/pci.ids中有存储

• Vendor ID是设备的供应商标识，是由PCI SIG授权分配的一个ID，只读。（8086代表Intel Corporation，8086是intel第一款16位处理器型号，有趣）；
• Device ID是供应商指定的设备标识，指定具体的设备型号，只读。（1563代表Ethernet Controller X550）；
• Class Code和Subclass分别指明设备类型和具体功能；（02和00分别代表 Network controller和Ethernet controller）

以上这几部分就足够lspci显示PCIe设备了。

注：一开始看Header Type时特别困惑，后来看到有资料提到Header Type第7位是一个标志位，为1表示当前PCI设备为多功能设备，也就是前面介绍到的Function Number会有多个，剩余0~6位表示config space的类型，这里也不多深究。这张网卡可能是把两个接口当做两个Function？不深究了；更直观的例子是显卡，某些显卡有多个功能之类的；

Q: PCIe的config space整个都是只读的对吧，烧录在ROM中？

A: 并不都是只读的，比如Command和BAR就是可配置的；没查到在哪，反正就是一堆寄存器；