5. Linux enumeration과 BAR sizing을 함수 경계로 따라간다

CHAPTER 05

5. Linux enumeration과 BAR sizing을 함수 경계로 따라간다

pci_host_probe() 이후 PCI core는 Vendor ID를 읽어 pci_dev를 만들고 header/capability/BAR를 조사하며 bridge를 재귀적으로 scan합니다. BAR size probe와 resource assignment는 driver probe보다 앞에서 일어나므로 'driver가 BAR 주소를 정한다'고 쓰면 안 됩니다.

Linux PCI scan의 핵심 함수 흐름

순서	함수/단계	입력	출력/소유권	실패 증상
1	pci_host_probe	host bridge/windows/ops	root bus scan 시작	root bus 생성 실패
2	pci_scan_root_bus_bridge	root bus number/resources	struct pci_bus	window/resource 불일치
3	pci_scan_child_bus	bus	발견한 max bus	bridge 뒤 topology 누락
4	pci_scan_slot	device number	function scan	multifunction/ARI 누락
5	pci_scan_device	bus/devfn	임시 pci_dev	Vendor ID 0xffff
6	pci_setup_device	config header	class/header/resource 정보	unknown header/class
7	pci_read_bases	BAR registers	resource size/flags	BAR size/type 오류
8	pci_scan_bridge	Type-1 bridge	secondary bus tree	bus number/CFG1 실패
9	resource assignment	host/bridge windows	BAR assigned address	no space/collision
10	pci_bus_add_devices	configured pci_dev	driver core 등록	driver match/probe 안 됨

BAR bit와 sizing 해석

항목	32-bit Memory BAR	64-bit Memory BAR	I/O BAR	주의점
type bit	bit0=0	bit0=0, type bits=10b	bit0=1	raw low bits는 address가 아님
prefetchable	bit3	bit3	해당 없음	CPU cacheable 의미와 다름
address mask	~0xf	low ~0xf + upper dword	~0x3	type bit 제거 후 계산
size probe	all ones write/read	low/high를 한 resource로	all ones write/read	decode 끄고 원값 복원
size 식	~mask + 1	64bit mask에 적용	~mask + 1	0 또는 미구현 BAR 처리
alignment	size와 동일	size와 동일	size와 동일	bridge/host window도 포함해야 함

resource window의 포함 관계

레벨	예	반드시 포함해야 하는 것	검증 위치
Host MEM window	CPU PA↔PCI MEM	모든 downstream non-prefetchable BAR	DT ranges/_CRS, root bus resource
Host PREF window	64-bit prefetchable	prefetchable BAR와 child bridge window	root resource tree
Bridge MEM window	bus 1 bridge	그 bridge 아래 non-pref BAR	Type-1 header 0x20..
Bridge PREF window	bus 1 bridge	그 아래 prefetchable BAR	Type-1 header 0x24..
Endpoint BAR	03:00.0 BAR0	device register aperture	sysfs resource/lspci
DWC outbound iATU	CPU aperture→PCI window	host resource가 실제 transaction으로 변환되는 범위	iATU raw dump

그림 1. 5. Linux enumeration과 BAR sizing을 함수 경계로 따라간다의 실행 순서왼쪽에서 오른쪽으로 실제 소유권과 관찰 지점이 이동합니다.

01 Vendor ID

02 pci_dev 할당

03 header/class 읽기

04 BAR size probe

05 bridge 재귀 scan

06 resource requirement 합산

07 window/BAR 배치

08 driver match/probe

실제 검증 절차

순서	실행	남길 증거	판정 목적
1	`lspci -tv`와 모든 bridge의 Primary/Secondary/Subordinate를 저장합니다.	tree와 bus number가 일치	CFG1 routing 전제 확인
2	각 BAR의 raw 값, size, flags, assigned bus address와 CPU resource를 한 행에 둡니다.	64-bit BAR pair와 window 포함 관계	BAR 종류/주소 혼동 방지
3	host/bridge/DWC iATU window를 interval로 그려 겹침과 누락을 검사합니다.	parent가 child 전체를 포함	일부 offset만 실패하는 문제 탐지
4	driver bind 전 `resource`와 bind 후 request owner를 비교합니다.	PCI core 할당과 driver 소유 전환	driver가 주소를 할당했다는 오해 제거

주의BAR에 all-ones를 쓰는 size probe는 PCI core가 decode와 동시 접근을 제어하는 문맥에서 수행합니다. 실행 중인 device에 devmem으로 그대로 따라 하면 안 됩니다.

공개적으로 다시 확인할 수 있는 자료

공개되지 않은 vendor register나 integration별 offset을 추측해서 채우지 않았습니다. 아래 제조사 자료, architecture 문서와 Linux v6.18.37 원본에서 다시 확인할 수 있는 범위만 사용했습니다.

5. Linux enumeration과 BAR sizing을 함수 경계로 따라간다