QEMU源码全解析 —— PCI设备模拟（4）

已于 2024-10-12 15:58:48 修改
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分类专栏： QEMU/KVM KVM 文章标签： QEMU KVM PCI
于 2024-01-12 08:17:14 首次发布
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本文继续讲解QEMU模拟PCI设备的细节，主要涉及PCI设备的ROM加载过程。通过pci_add_option_rom函数，根据设备类设置加载默认或指定的ROM，并详细阐述了加载流程，包括检查(pdev->rom_bar)，获取ROM文件，加载到内存以及注册到PCI BAR。
摘要由CSDN通过智能技术生成

接前一篇文章：

2. PCI 设备的模拟

QEMU 模拟的设备很多都是PCI设备，本节介绍PCI设备的模拟。与所有设备类似，PCI设备的父设备也是TYPE_DEVICE，其定义在QEMU源码根目录/hw/pci/pci.c中，代码如下： 

  1. static const TypeInfo pci_device_type_info = {
  2.     .name = TYPE_PCI_DEVICE,
  3.     .parent = TYPE_DEVICE,
  4.     .instance_size = sizeof(PCIDevice),
  5.     .abstract = true,
  6.     .class_size = sizeof(PCIDeviceClass),
  7.     .class_init = pci_device_class_init,
  8.     .class_base_init = pci_device_class_base_init,
  9. };
  10.  
  11. static void pci_register_types(void)
  12. {
  13.     type_register_static(&pci_bus_info);
  14.     type_register_static(&pcie_bus_info);
  15.     type_register_static(&cxl_bus_info);
  16.     type_register_static(&conventional_pci_interface_info);
  17.     type_register_static(&cxl_interface_info);
  18.     type_register_static(&pcie_interface_info);
  19.     type_register_static(&pci_device_type_info);
  20. }
  21.  
  22. type_init(pci_register_types)

上一回讲解了PCI设备的具现化函数pci_qdev_realize()所完成的三个任务中的第二个，本回接着往下讲。

（3）最后，调用pci_add_option_rom函数加载PCI设备的ROM。

代码片段如下： 

  1.     /* rom loading */
  2.     is_default_rom = false;
  3.     if (pci_dev->romfile == NULL && pc->romfile != NULL) {
  4.         pci_dev->romfile = g_strdup(pc->romfile);
  5.         is_default_rom = true;
  6.     }
  7.  
  8.     pci_add_option_rom(pci_dev, is_default_rom, &local_err);
  9.     if (local_err) {
  10.         error_propagate(errp, local_err);
  11.         pci_qdev_unrealize(DEVICE(pci_dev));
  12.         return;
  13.     }

有的设备有自己的ROM（有些PCI设备在处理器还没有运行操作系统之前，就需要完成基本的初始化设置，如显卡、键盘和硬盘等设备。为了实现这个“预先执行”的功能，PCI设备需要提供一段ROM程序），如果QEMU命令行没有指定ROM，但是设备的class指定了ROM，那就使用默认的ROM。这种情况下，pci_add_option_rom函数的参数is_default_rom设置为true；否则使用QEMU命令行传过来的romfile文件。

pci_add_option_rom函数同样在hw/pci/pci.c中，代码如下： 

  1. /* Add an option rom for the device */
  2. static void pci_add_option_rom(PCIDevice *pdev, bool is_default_rom,
  3.                                Error **errp)
  4. {
  5.     int64_t size = 0;
  6.     g_autofree char *path = NULL;
  7.     char name[32];
  8.     const VMStateDescription *vmsd;
  9.  
  10.     /*
  11.      * In case of incoming migration ROM will come with migration stream, no
  12.      * reason to load the file.  Neither we want to fail if local ROM file
  13.      * mismatches with specified romsize.
  14.      */
  15.     bool load_file = !runstate_check(RUN_STATE_INMIGRATE);
  16.  
  17.     if (!pdev->romfile || !strlen(pdev->romfile)) {
  18.         return;
  19.     }
  20.  
  21.     if (!pdev->rom_bar) {
  22.         /*
  23.          * Load rom via fw_cfg instead of creating a rom bar,
  24.          * for 0.11 compatibility.
  25.          */
  26.         int class = pci_get_word(pdev->config + PCI_CLASS_DEVICE);
  27.  
  28.         /*
  29.          * Hot-plugged devices can't use the option ROM
  30.          * if the rom bar is disabled.
  31.          */
  32.         if (DEVICE(pdev)->hotplugged) {
  33.             error_setg(errp, "Hot-plugged device without ROM bar"
  34.                        " can't have an option ROM");
  35.             return;
  36.         }
  37.  
  38.         if (class == 0x0300) {
  39.             rom_add_vga(pdev->romfile);
  40.         } else {
  41.             rom_add_option(pdev->romfile, -1);
  42.         }
  43.         return;
  44.     }
  45.  
  46.     if (load_file || pdev->romsize == -1) {
  47.         path = qemu_find_file(QEMU_FILE_TYPE_BIOS, pdev->romfile);
  48.         if (path == NULL) {
  49.             path = g_strdup(pdev->romfile);
  50.         }
  51.  
  52.         size = get_image_size(path);
  53.         if (size < 0) {
  54.             error_setg(errp, "failed to find romfile \"%s\"", pdev->romfile);
  55.             return;
  56.         } else if (size == 0) {
  57.             error_setg(errp, "romfile \"%s\" is empty", pdev->romfile);
  58.             return;
  59.         } else if (size > 2 * GiB) {
  60.             error_setg(errp,
  61.                        "romfile \"%s\" too large (size cannot exceed 2 GiB)",
  62.                        pdev->romfile);
  63.             return;
  64.         }
  65.         if (pdev->romsize != -1) {
  66.             if (size > pdev->romsize) {
  67.                 error_setg(errp, "romfile \"%s\" (%u bytes) "
  68.                            "is too large for ROM size %u",
  69.                            pdev->romfile, (uint32_t)size, pdev->romsize);
  70.                 return;
  71.             }
  72.         } else {
  73.             pdev->romsize = pow2ceil(size);
  74.         }
  75.     }
  76.  
  77.     vmsd = qdev_get_vmsd(DEVICE(pdev));
  78.     snprintf(name, sizeof(name), "%s.rom",
  79.              vmsd ? vmsd->name : object_get_typename(OBJECT(pdev)));
  80.  
  81.     pdev->has_rom = true;
  82.     memory_region_init_rom(&pdev->rom, OBJECT(pdev), name, pdev->romsize,
  83.                            &error_fatal);
  84.  
  85.     if (load_file) {
  86.         void *ptr = memory_region_get_ram_ptr(&pdev->rom);
  87.  
  88.         if (load_image_size(path, ptr, size) < 0) {
  89.             error_setg(errp, "failed to load romfile \"%s\"", pdev->romfile);
  90.             return;
  91.         }
  92.  
  93.         if (is_default_rom) {
  94.             /* Only the default rom images will be patched (if needed). */
  95.             pci_patch_ids(pdev, ptr, size);
  96.         }
  97.     }
  98.  
  99.     pci_register_bar(pdev, PCI_ROM_SLOT, 0, &pdev->rom);
  100. }

1）pci_add_option_rom函数按照pdev->rom_bar是否为true，来决定是使用fw_cfg中的文件还是创建一个rom_bar。代码片段如下： 

  1.     if (!pdev->rom_bar) {
  2.         /*
  3.          * Load rom via fw_cfg instead of creating a rom bar,
  4.          * for 0.11 compatibility.
  5.          */
  6.         int class = pci_get_word(pdev->config + PCI_CLASS_DEVICE);
  7.  
  8.         /*
  9.          * Hot-plugged devices can't use the option ROM
  10.          * if the rom bar is disabled.
  11.          */
  12.         if (DEVICE(pdev)->hotplugged) {
  13.             error_setg(errp, "Hot-plugged device without ROM bar"
  14.                        " can't have an option ROM");
  15.             return;
  16.         }
  17.  
  18.         if (class == 0x0300) {
  19.             rom_add_vga(pdev->romfile);
  20.         } else {
  21.             rom_add_option(pdev->romfile, -1);
  22.         }
  23.         return;
  24.     }

pdev->rom_bar默认为true。

2）接着是得到ROM文件的路径和大小。代码片段如下： 

  1.     if (load_file || pdev->romsize == -1) {
  2.         path = qemu_find_file(QEMU_FILE_TYPE_BIOS, pdev->romfile);
  3.         if (path == NULL) {
  4.             path = g_strdup(pdev->romfile);
  5.         }
  6.  
  7.         size = get_image_size(path);
  8.         if (size < 0) {
  9.             error_setg(errp, "failed to find romfile \"%s\"", pdev->romfile);
  10.             return;
  11.         } else if (size == 0) {
  12.             error_setg(errp, "romfile \"%s\" is empty", pdev->romfile);
  13.             return;
  14.         } else if (size > 2 * GiB) {
  15.             error_setg(errp,
  16.                        "romfile \"%s\" too large (size cannot exceed 2 GiB)",
  17.                        pdev->romfile);
  18.             return;
  19.         }
  20.         if (pdev->romsize != -1) {
  21.             if (size > pdev->romsize) {
  22.                 error_setg(errp, "romfile \"%s\" (%u bytes) "
  23.                            "is too large for ROM size %u",
  24.                            pdev->romfile, (uint32_t)size, pdev->romsize);
  25.                 return;
  26.             }
  27.         } else {
  28.             pdev->romsize = pow2ceil(size);
  29.         }
  30.     }

3）然后，调用load_image_size函数将文件加载到指定的ROM中。代码片段如下： 

  1.     if (load_file) {
  2.         void *ptr = memory_region_get_ram_ptr(&pdev->rom);
  3.  
  4.         if (load_image_size(path, ptr, size) < 0) {
  5.             error_setg(errp, "failed to load romfile \"%s\"", pdev->romfile);
  6.             return;
  7.         }
  8.  
  9.         if (is_default_rom) {
  10.             /* Only the default rom images will be patched (if needed). */
  11.             pci_patch_ids(pdev, ptr, size);
  12.         }
  13.     }

4）最后，调用pci_register_bar函数将该ROM注册到设备的PCI bar中。代码片段如下： 

    pci_register_bar(pdev, PCI_ROM_SLOT, 0, &pdev->rom);

至此，PCI设备的具现化函数pci_qdev_realize()所完成的三个任务中的第3个也就是最后一个函数pci_add_option_rom()就讲解完了。那么，整个pci_qdev_realize函数也就解析完了。

欲知后事如何，且看下回分解。

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