QEMU源码全解析 —— PCI设备模拟（9）

接前一篇文章：

上一回介绍了虚拟机如何通过北桥的MMIO来读写PCI设备的配置空间。PCI设备的配置空间中有MMIO的地址，也就是BAR信息，里面存放有BAR的基址，虚拟机可以通过读写这些BAR来与设备通信。然而，QEMU在设备初始化、具现化的过程中并没有设置基址，那么这些地址是怎么设置的呢？这实际上是在运行时设置的，下面从BIOS的角度来分析地址是怎么设置的。以QEMU命令行为例（并非笔者环境，而是《QEMU/KVM源码解析与应用》中的参考例程）：

/home/test/qemu/x86_64-softmmu/qemu-system-x86_64 -m 1024 -smp 4 -hda /home/test/test.img --enable-kvm -vnc :0 -device edu -debugcon file:/home/test/1.txt -global isa-debugcon.iobase=0x402 -bios /home/test/seabios/out/bios.bin

上述虚拟机对应的PCI设备如下所示：

$ lspci
00:00.0 Host bridge: Intel Corporation 440FX - 82441FX PMC [Natoma] (rev 02)
00:01.0 ISA bridge: Intel Corporation 82371SB PIIX3 ISA [Natoma/Triton II]
00:01.1 IDE interface: Intel Corporation 82371SB PIIX3 IDE [Natoma/Triton II]
00:01.3 Bridge: Intel Corporation 82371AB/EB/MB PIIX4 ACPI（rev 03）
00:02.0 VGA compatible controller: Device 1234: 1111（rev 02）
00:03.0 Ethernet controller: Intel Corporation 82540EM Gigabit Ethernet Controller （rev 03）
00:04.0 Unclassified device [00ff]: Device 1234: 11e8（rev 10）

读取/proc/iomem，可以看到设备的MMIO地址分布，如下所示：

40000000-febfffff : PCI Bus 0000:00
  fd000000-fdffffff : 0000:00:02.0
    fd000000-fd15ffff : efifb
  fea00000-feafffff : 0000:00:04.0
  feb00000-feb3ffff : 0000:00:03.0
  feb40000-feb5ffff : 0000:00:03.0
    feb40000-feb5ffff : e1000
  feb70000-feb70fff : 0000:00.02.0

查看SeaBIOS的日志文件1.txt，可以看到上述PCI设备的BAR初始化信息，如下所示：

    PCI: map device bdf=00:03.0 bar 1, addr 0000c000, size 00000040 [io]
    PCI: map device bdf=00:01.1 bar 4, addr 0000c040, size 00000010 [io]
    PCI: map device bdf=00:04.0 bar 0, addr fea00000, size 00100000 [mem]
    PCI: map device bdf=00:03.0 bar 6, addr feb00000, size 00040000 [mem]
    PCI: map device bdf=00:03.0 bar 0, addr feb40000, size 00020000 [mem]
    PCI: map device bdf=00:02.0 bar 6, addr feb60000, size 00100000 [mem]
    PCI: map device bdf=00:02.0 bar 2, addr feb70000, size 00001000 [mem]
    PCI: map device bdf=00:02.0 bar 0, addr fd000000, size 01000000 [prefmem]

从上述日志可以看出：

• IDE控制器有1个I/O BAR

00:01.1 IDE interface: Intel Corporation 82371SB PIIX3 IDE [Natoma/Triton II]

PCI: map device bdf=00:01.1 bar 4, addr 0000c040, size 00000010 [io]

• VGA有3个mem BAR

00:02.0 VGA compatible controller: Device 1234: 1111（rev 02）

PCI: map device bdf=00:02.0 bar 6, addr feb60000, size 00100000 [mem]
PCI: map device bdf=00:02.0 bar 2, addr feb70000, size 00001000 [mem]
PCI: map device bdf=00:02.0 bar 0, addr fd000000, size 01000000 [prefmem]

• 网卡有2个mem BAR以及1个I/O BAR

00:03.0 Ethernet controller: Intel Corporation 82540EM Gigabit Ethernet Controller （rev 03）

PCI: map device bdf=00:03.0 bar 1, addr 0000c000, size 00000040 [io]

PCI: map device bdf=00:04.0 bar 0, addr fea00000, size 00100000 [mem]
PCI: map device bdf=00:03.0 bar 6, addr feb00000, size 00040000 [mem]
PCI: map device bdf=00:03.0 bar 0, addr feb40000, size 00020000 [mem]

• edu设备有1个mem BAR

00:04.0 Unclassified device [00ff]: Device 1234: 11e8（rev 10）

PCI: map device bdf=00:01.1 bar 4, addr 0000c040, size 00000010 [io]

SeaBIOS日志也打印出了设备BAR的地址。

下面，从代码层分析这一过程是如何完成的。

在SeaBIOS的调用链dopost->maininit->platform_hardware_setup->qemu_platform_setup->pci_setup->pci_bios_map_devices过程中，最后这个函数负责完成PCI设备BAR的设置。

其中包括I/O、MEM以及PREFMEM三种BAR的设置，MEM和PREFMEM是一起的，这里以上述命令行为例，讨论SeaBIOS如何给PCI设备设置BAR基址。

pci_bios_map_devices首先调用pci_bios_init_root_regions_io和pci_bios_init_root_regions_mem函数做初始化的工作，以mem为例，调用的是src/fw/pcinit.c中的pci_bios_init_root_regions_mem函数。

对于该函数的解析，请看下回。