PCIe BDF | 设备识别 / Linux 系统设备管理

注：本文为 “PCIe BDF” 相关文章合辑。

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PCIe 中的 BDF：设备定位的关键

在 Peripheral Component Interconnect Express (PCIe) 架构中，BDF (Bus:Device:Function) 是一个三元组，用于唯一标识系统中的每个 PCIe 设备或其功能。理解 BDF 的含义及其在 PCIe 架构中的作用至关重要。

BDF 的组成

BDF 由以下三个部分组成：

1. Bus Number（总线号）

   • 作用： 用于标识 PCIe 拓扑结构中的总线层级。
   • 取值范围： 通常从 0 开始，Root Complex（根联合体）连接的总线编号为 0。总线号由主机桥分配并贯穿整个 PCIe 域。
   • 说明： 在多层 PCIe 拓扑中，如包含 PCIe Switch（交换机）的系统，不同的 Switch 端口会连接到不同的总线。总线号用于区分这些不同的总线段。

2. Device Number（设备号）

   • 作用： 用于标识特定总线上的 PCIe 设备。
   • 取值范围： 通常从 0 开始，每个总线上的设备按顺序编号。
   • 说明： 同一条 PCIe 总线上可以连接多个 PCIe 设备。设备号用于区分这些设备。

3. Function Number（功能号）

   • 作用： 用于标识 PCIe 设备中的独立功能单元。
   • 取值范围： 通常从 0 开始，一个设备最多可以有 8 个功能 (0-7)。
   • 说明： 某些 PCIe 设备可以实现多个功能，例如集成了网络和存储接口的网卡。功能号用于区分设备内部的各个功能单元。
     一个物理 PCIe 设备可以作为一个单一逻辑功能设备存在（Function 0），也可以作为一个多功能设备存在（多个 Function）。

BDF 的表示

BDF 通常采用 B:D:F 的格式表示，例如 00:01.0，其含义如下：

• B: Bus Number (总线号)
• D: Device Number (设备号)
• F: Function Number (功能号)

例如，00:01.0 表示：

• 总线号为 00（通常是根联合体连接的总线）。
• 设备号为 01。
• 功能号为 0。

BDF 的应用

BDF 在 PCIe 系统中扮演着关键角色，其应用主要体现在以下几个方面：

1. 设备枚举与识别： 操作系统在 PCIe 设备枚举过程中，使用 BDF 唯一地标识和定位每个设备，以便进行后续的配置和管理。
2. 配置空间访问： 系统软件通过 BDF 定位到特定的 PCIe 设备，然后访问其配置空间，读取或修改配置寄存器，从而完成设备的初始化和配置。
3. 事务路由： 在 PCIe 事务处理中，BDF 用于标识数据包的目标设备和功能。 PCIe 事务层使用 BDF 来构建 TLPs (Transaction Layer Packets)，确保数据能够正确路由到目标设备。

示例场景

考虑一个包含以下 PCIe 设备的系统：

• Root Complex (根联合体): 00:00.0
• 网络接口卡 (NIC): 00:01.0
• 固态硬盘 (SSD): 00:02.0
• 多功能网卡 (包含网络和存储功能): 00:03.0 和 00:03.1

在这个例子中，通过 BDF，操作系统可以清晰地区分和管理每一个设备及其功能单元，实现对整个 PCIe 系统的有效控制。

通过理解 BDF 的构成、作用以及在 PCIe 架构中的应用，可以更好地理解 PCIe 设备的识别、配置和通信机制。

查看 PCIe 设备 BDF 和设备名称对应关系

leoufung 于 2018-06-06 15:39:45 发布

如何查看 PCIe 设备 BDF 和设备名称的对应关系，可以使用 lshw 命令。

[root@vm1 pdcp_src]# lshw -c network -businfo
Bus info          Device      Class      Description
============      ===========  =========  ============
pci@0000:00:03.0              network    Virtio network device
virtio@0          eth0        network    Ethernet interface
pci@0000:00:0a.0              network    XL710/X710 Virtual Function
pci@0000:00:0a.1              network    XL710/X710 Virtual Function

PCIe 基础篇 ——BDF 与配置空间

咸鱼弟于 2021-07-31 11:55:37 发布

BDF

PCIe 总线中的每一个功能都有一个唯一的标识符与之对应，即 BDF（Bus，Device，Function）。

• BUS：总线号，最多可通过配置软件分配 256 个总线号。初始总线号为总线 0，通常由硬件分配给 Root Complex。总线 0 由一个集成了端点的虚拟 PCI 总线和一个硬编码的设备号与功能号的虚拟 PCI-to-PCI 桥 (P2P) 组成。每个 P2P 网桥创建一个新的总线，附加的 PCIe 设备可以连接到该总线。每个总线必须被分配一个唯一的总线号。配置软件通过从总线 0、设备 0、功能 0 开始搜索桥，开始分配总线号。当发现网桥时，软件会给新总线分配一个唯一且大于网桥所在总线号的总线号。一旦新总线被分配了一个总线号，软件会继续在扫描当前总线上的更多桥之前，寻找新总线上的桥。这一过程被称为“深度优先搜索”，在后续章节“枚举 - 发现拓扑”中有详细描述。

• Device：设备号，PCIe 允许在单个 PCI 总线上最多有 32 个设备号。然而，PCIe 的点对点特性意味着只有单个设备可以直接连接到 PCIe 链路，并且该设备总是以 device 0 结束。Root Complex 和 Switch 有虚拟 PCI 总线，允许多个设备“连接”到总线上。每个设备必须实现 Function 0，并且可能包含多达 8 个 Function 的集合。当包含两个或多个 Function 时，设备称为多功能设备。

• Function：功能号，如前所述，功能被包含到每个 Device 中。这些功能可能包括硬盘接口、显示控制器、以太网控制器、USB 控制器等。具有多个功能的设备不需要按顺序实现。例如，设备可能实现 Function 0、2 和 7。因此，当软件检测多功能设备时，必须检查每一个可能的功能，以了解哪些功能是存在的。每个 Function 也有自己的配置地址空间，用于设置关联的资源。

配置空间

什么是 PCIe 的配置空间？

每个 PCIe 设备都有自己的独立配置空间，系统会为该设备分配一段内存空间。CPU 访问这段内存空间即为访问该设备的配置空间。设备在出厂时，配置空间具有默认初始值。

PCIe 设备的配置空间有多大？PCI 和 PCIe 的配置空间有何区别与联系？

在早期的 PCI 时期，系统为每个 PCI 设备分配的内存大小仅有 256 个字节。到后来的 PCIe 时期，随着设备性能的增强，PCIe 设备的配置空间扩展至 4K 个字节。需要注意的是，PCIe 一共支持 256 条 Bus、32 个 Dev 和 8 个 Fun。因此，在满负载的情况下，所需内存大小 = 4K × 256 × 32 × 8 = 256M。这 256M 的内存空间是为 PCIe 设备准备的，系统不可用。

PCIe 设备向前兼容 PCI，每个设备的配置空间的前 256 个字节是 PCI 空间（PCI Compatible Space），后（4K - 256）个字节的空间是 PCIe 扩展空间（Extended Configuration Space）。

PCIe 配置空间有两种类型的 Header Type（Type0 和 Type1）。

如上图所示，配置空间前 64 字节是 Header Space，有两种类型：Type0 和 Type1。这是因为 PCIe 设备分为 Bridge 和 Agent 两种类型。Agent 的配置空间类型称为 Type 0 类型，Bridge 的配置空间类型称为 Type1 类型。两种头所在的设备如下图所示：

PCIe 的 BDF 详细介绍及用法实例、Linux 查看 PCI 设备信息命令详解

二进制 coder 于 2023-05-08 22:30:00 发布

PCIe 是一种计算机总线标准。在 PCIe 中，每个连接到主板上的设备都有唯一的地址，称为 BDF。

• BDF：Bus、Device、Function 的缩写。其中，Bus 是指 PCIe 总线编号（一个系统中可能存在多个 PCIe 总线），Device 是指连接到该总线上的某个设备编号，Function 是指同一个设备上不同功能的编号。
• Root 表示开头、根部的意思。因此，Root BDF 是指 PCIe 层次结构中最高层的设备（通常是主板）的 BDF 地址。

在 PCIe 设备 ID 和驱动程序匹配过程中，使用 Root BDF 和设备的 BDF 地址来确认特定设备的位置和身份。PCIe BDF 是用于唯一识别 PCIe 设备的标志符。BDF 表示总线编号、设备编号和功能编号。这三个数字结合在一起，可以标识一个具体的 PCIe 设备。

• 总线编号：表示 PCIe 设备所连接到的 PCIe 根端点所在的物理总线编号。这个编号是唯一的，它与系统中所有其他 PCIe 总线的编号都不同。
• 设备编号：表示物理总线上被分配给 PCIe 设备的编号。这个编号是唯一的，它与同一总线上的其他设备的编号都不同。
• 功能编号：表示在同一 PCIe 设备内部，每个功能被分配的编号。对于只有一个功能的设备，这个值通常为 0。而对于包含多个功能的设备，每个功能都被分配一个唯一的编号。

BDF 的典型格式为 BBBB:DD:FF。其中，“BBBB” 是四位十六进制的总线编号，“DD” 是两位十六进制的设备编号，“FF” 是两位十六进制的功能编号。例如，一个名为“0000:03:00.0”的 PCIe BDF 号码，表示这个 PCIe 设备连接到物理总线 0000 上，它的设备编号为 03，它只有一个功能，其功能编号为 0。

在 Linux 系统中，可以使用以下工具来查看 PCI Express（PCIe）总线拓扑：

1. 使用 lspci 命令

   lspci -t
   

   该命令以树形结构列出 PCIe 总线及其连接的设备和桥接器信息。

2. 使用 lspci 和 grep 命令

   lspci -vv | grep "^\([0-9a-f]\{2\}:\)\{2\}[0-9a-f]\{2\}"
   

   该命令将以详细格式输出 lspci 信息，并查找所有 PCIe 设备的详细信息。

3. 使用 lshw 命令

   sudo lshw -class bridge -businfo
   

   该命令列出 PCIe 桥接器及其子设备的详细信息，并以总线信息的形式输出。

4. 使用 hwloc 工具

   hwloc-ls --whole-system
   

   该工具将显示整个系统的硬件拓扑结构，包括 PCIe 拓扑。

via:

• 查看 PCI-E 设备 BDF 和设备名称对应关系_pcie bdf 号查询 - CSDN 博客
  https://blog.csdn.net/leoufung/article/details/80595880

• 【精讲】PCIe 基础篇 ——BDF 与配置空间_pcie bdf-CSDN 博客
  https://blog.csdn.net/u013253075/article/details/119218186

• pcie 的 bdf 详细介绍，及用法实例、linux 查看 pci 设备信息命令详解_pcie bdf-CSDN 博客
  https://blog.csdn.net/qq_37037348/article/details/130564019