CN102841833B - Pci资源遍历方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种PCI资源遍历方法，包括：根据存储于内核系统的PCI数据结构获取PCI主总线的数据信息，并将该PCI主总线置为当前PCI总线；扫描当前PCI总线下的所有PCI设备；记录所有PCI设备，将PCI设备所处PCI总线的位置的相关信息记录于一个单一的数据结构体中；判断PCI设备中是否有桥接设备，当PCI设备中有桥接设备时，则判断是否所有桥接设备上均未连接下行总线，当桥接设备上连接有下行总线时，逐一获得所有桥接设备上所连接的下行总线，并将所有下行总线逐一置为当前PCI总线。本发明还提供一种PCI资源遍历系统。本发明可以快速实现PCI资源的遍历，能安全可靠地节省计算机的资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种PCI资源遍历方法及系统。
背景技术
PCI，全称为Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准,是一种用于定义局部总线的标准。对于服务器和存储系统，PCI总线占据其中大部份的资源，是生产制造中非常重要的测试重点之一。测试中最需要做到的就是要保证操作系统中PCI总线的完整，所以如何获取操作系统所有PCI总线资源是关键。
通常的遍历方法就是扫描操作系统中所有可能的bus，以及每个bus下所有可能的device和每个device下所有可能的function，这样进行一次操作系统完整的PCI资源的遍历需要扫描256*32*8次。这种遍历方式虽然可以保证不漏掉任何PCI设备，但是因为进行了许多不存在的PCI bus和device的扫描而导致产生扫描次数过多的问题，这种过多的扫描次数致使整个遍历的时间过长，从而造成时间的浪费。
后有稍改进的方式，由于操作系统中的设备是有限的，通常用不到255个bus，所以仅扫描0到10的bus，以及每个bus下所有可能的device和每个device下所有可能的function。或者根据PCI设备的类别先扫描出操作系统中所有存在的PCI bus，然后再扫描每个bus下所有可能的device和每个device下所有可能的function。举个例子，如果扫描到操作系统中存在的PCI bus分别是0、3、5、9共四条，那么用这种方式进行的扫描次数是4*32*8。这种遍历方式相对来说减少了整体的扫描次数，但是仍然进行了一些不存在的PCIbus和device的扫描，依然存在一定程度上的时间浪费。
在linux系统中，系统提供了利用第三方工具如lspci工具的功能来遍历所有的PCI资源。也可以通过解析linux操作系统中的系统文件来遍历PCI资源。这两种方式虽然遍历的次数最少，没有浪费时间去扫描不存在的PCI设备，但是它存在不稳定因素。当反复读写PCI的系统文件的时候，如果达到一定的压力测试程度，有的PCI设备的配置空间的某些数据有时候读不到。而且，lspci工具不仅具有遍历的功能，同时也有其它一些可能用不到的功能，所以也存在资源的浪费。这对于对测试系统大小有严格要求的工厂测试模式来说，是个不好的选择。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种PCI资源遍历方法，能够快速实现PCI设备的遍历，减少不必要的资源浪费。
鉴于以上内容，还有必要提供一种PCI资源遍历系统，能够快速实现PCI设备的遍历，减少不必要的资源浪费。
所述PCI资源遍历方法，应用于PCI设备的遍历，该方法包括以下步骤：获取步骤一：根据存储于内核系统的PCI数据结构获取PCI主总线的数据信息，并将该PCI主总线置为当前PCI总线，该PCI主总线的数据信息即PCI数据结构中pci_root指向的PCI总线的数据结构pci_bus的数据信息；扫描步骤：扫描当前PCI总线下的所有PCI设备；记录步骤：记录所有PCI设备，将PCI设备所处PCI总线的位置的相关信息记录于一个单一的数据结构体中；判断步骤一：判断PCI设备中是否有桥接设备，当PCI设备中有桥接设备时，则执行判断步骤二，否则，直接结束流程；判断步骤二：判断是否所有桥接设备上均未连接下行总线，根据桥接设备的pci_dev是否有连接pci_bus中的self变量来判断桥接设备上是否连接有下行总线，当所有桥接设备上均未连接下行总线时，则直接结束流程，否则，执行获取步骤二，所述pci_dev是PCI数据结构中PCI设备的数据结构；获取步骤二：逐一获得所有桥接设备上所连接的下行总线，并将所有下行总线逐一置为当前PCI总线，返回扫描步骤，直至所有下行总线扫描完毕，所述下行总线根据连接桥接设备的pci_dev的self变量所在的pci_bus来得到。
所述PCI资源遍历系统，运行于计算机中，该系统包括：获取模块一，用于根据存储于内核系统的PCI数据结构获取PCI主总线的数据信息，并将该PCI主总线置为当前PCI总线，该PCI主总线的数据信息即PCI数据结构中pci_root指向的PCI总线的数据结构pci_bus的数据信息；扫描模块，用于扫描当前PCI总线下的所有PCI设备；记录模块，用于记录所有PCI设备，将PCI设备所处PCI总线的位置的相关信息记录于一个单一的数据结构体中；判断模块一，用于判断PCI设备中是否有桥接设备；判断模块二，用于当PCI设备中有桥接设备时，判断是否所有桥接设备上均未连接下行总线，根据桥接设备的pci_dev是否有连接pci_bus中的self变量来判断桥接设备上是否连接有下行总线，所述pci_dev是PCI数据结构中PCI设备的数据结构；获取模块二，用于当桥接设备上连接有下行总线时，逐一获得所有桥接设备上所连接的下行总线，并逐一将下行总线置为当前PCI总线，所述下行总线根据连接pci_dev的self变量所在的pci_bus来得到。
相较于现有技术，所述的PCI资源遍历方法及系统，能够快速实现PCI设备的遍历，减少不必要的资源浪费，能安全可靠地节省计算机的资源。
附图说明
图1是本发明PCI资源遍历系统较佳实施例的架构图。
图2是本发明PCI资源遍历方法较佳实施例的流程图。
图3是本发明较佳实施例的PCI资源的拓扑结构图。
图4是本发明较佳实施例的内核中PCI资源的数据结构图。
图5是本发明较佳实施例中Linux系统应用层调用内核中资源过程示意图。
主要元件符号说明
| 计算机 | 10 |
| PCI资源遍历系统 | 20 |
| 获取模块一 | 200 |
| 扫描模块 | 201 |
| 记录模块 | 202 |
| 判断模块一 | 203 |
| 判断模块二 | 204 |
| 获取模块二 | 205 |
| 编辑模块 | 206 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
如图1所示，是本发明PCI资源遍历系统较佳实施例的架构图。
PCI资源遍历系统20运行于计算机10中。所述PCI资源遍历系统20包括获取模块一200、扫描模块201、记录模块202、判断模块一203、判断模块二204、获取模块二205及编辑模块206。
PCI资源中包含PCI总线及PCI设备。PCI主总线有一个，一般是bus 0。PCI资源的拓扑结构是由PCI主总线、连接在PCI主总线上的PCI设备、桥接设备上的次PCI总线以及连接在次PCI总线上的PCI设备构成。该PCI主总线与次PCI总线可连接的PCI设备的范围为0至31，其中，该PCI设备可以为桥接卡（即桥接设备）、网络卡、声卡或显示卡等。PCI资源的拓扑结构中次PCI总线亦可以通过桥接设备再连接次PCI总线。
如图3所示的本发明较佳实施例的PCI资源的拓扑结构图。在CPU上连接有PCI主总线bus 0，bus 0上连接有PCI设备device 1及桥接设备bridge 1、bridge 2，通过桥接设备bridge 1，次PCI总线bus 1与PCI主总线连接，次PCI总线bus 1上连接有PCI设备device 1、device 2。
在linux内核启动过程中，内核会首先搜寻操作系统中所有PCI资源，然后根据PCI设备和PCI总线的连接关系，将搜寻的所有PCI资源存储于内核的PCI数据结构中，形成一个多层次存储的树形链表结构。当内核启动完成后，这个PCI数据结构仍然存在于内核系统中。
如图4所示，为对应图3中PCI资源拓扑结构，在内核启动过程中所生成的存储于内核系统的PCI数据结构。
该PCI数据结构中包括PCI总线的数据结构pci_bus和PCI设备的数据结构pci_dev。
PCI总线的数据结构pci_bus中通常包含以下变量：parent、children、next、self、devices和bus。所述parent变量通常指次PCI总线的上行总线，所述children变量通常指PCI总线的下行总线；有一PCI总线通过桥接设备连接至另一PCI总线，则靠近PCI主总线的PCI总线为远离PCI主总线的PCI总线的上行总线，远离PCI主总线的PCI总线为靠近PCI主总线的PCI总线的下行总线。如图3所示，bus 0与bus 1，则bus 0为bus 1的上行总线，bus 1为bus 0的下行总线。所述next变量指通过不同的桥接设备连接在同一上行总线上的相邻的下一个PCI总线，所述self变量指PCI总线与上行总线连接所用的桥接装置，所述devices变量指PCI总线上所连接的PCI设备，所述bus变量指PCI总线所对应的总线号，如图3所示PCI主总线为bus 0。
PCI设备的数据结构pci_dev中通常包含以下变量：bus、sibling、next，所述bus变量指PCI设备所连接的上行总线，所述sibling变量指连接在同一上行总线上的PCI设备，所述next变量指连接在同一上行总线上的相邻的下一个PCI设备。
pci_root指向PCI总线的数据结构pci_bus，此时数据结构pci_bus中bus = 0，表明此PCI总线为PCI主总线，bus 0与CPU相连接。PCI主总线bus 0的children变量指向次PCI总线bus 1, PCI主总线的devices变量指向PCI主总线上所连接的PCI设备。PCI主总线上所连接的PCI设备包括bridge 2、device 1和bridge 1，所连接的PCI设备之间通过next变量指向下一个设备。次PCI总线bus 1通过self变量指向桥接设备bridge 1，表明次PCI总线bus 1通过桥接设备bridge 1与PCI主总线相连。次PCI总线bus 1的devices变量指向次PCI总线bus 1上所连接设备，次PCI总线bus 1上所连接设备包括device 1和device 2，所连接的PCI设备之间通过next变量指向下一个设备。次PCI总线bus 1的parent变量与PCI主总线相连，表明次PCI总线bus 1与PCI主总线之间通过桥接设备进行连接。
所述PCI资源遍历系统20运行于计算机10的内核中，利用内核系统中所存储的PCI数据结构的特点，解析内核PCI资源，获得所有PCI资源信息。
所述获取模块一200用于根据存储于内核系统的PCI数据结构获取PCI主总线的数据信息，并将该PCI主总线置为当前PCI总线，该PCI主总线的数据信息即所述pci_root指向的PCI总线的数据结构pci_bus的数据信息。
所述扫描模块201用于扫描当前PCI总线下的所有PCI设备，即扫描PCI总线的数据结构pci_bus中的devices变量下的所有PCI设备。
所述记录模块202用于记录所有PCI设备。将PCI设备所处PCI总线的位置的相关信息记录于一个单一的数据结构体中，所述单一的数据结构体为一个结构简单的数据结构。
所述判断模块一203用于判断PCI设备中是否有桥接设备。根据PCI业界工业标准，对PCI设备类型进行判断。
所述判断模块二204用于当PCI设备中有桥接设备时，判断是否所有桥接设备上均未连接下行总线。根据桥接设备的pci_dev是否有连接self变量来判断桥接设备上是否连接有下行总线。
所述获取模块二205用于当桥接设备上连接有下行总线时，逐一获得所有桥接设备上所连接的下行总线，所述下行总线根据连接桥接设备的pci_dev的self变量所在的pci_bus来得到，参阅图4所示。
需要说明的是，获取模块二205将所获得的下行总线逐一置为当前PCI总线，重复进行扫描，直至所有桥接设备上所连接的下行总线均扫描完毕。
需要说明的是，Linux系统启动完成后，建立起的内核资源存储在内核系统内存中。内核资源虽然丰富且功能强大，但是Linux系统应用层并不能直接访问利用这些资源，这些Linux系统应用层不能直接访问的资源包括存储于单一的数据结构体中的PCI设备信息。所述编辑模块206将以上方法获得的单一的数据结构体编辑为一个模块化的驱动程序。
如图5所示，为本发明较佳实施例中Linux系统应用层调用内核中资源过程示意图。
当Linux系统应用层调用内核中资源时，根据应用层与内核层的交互机制，Linux系统应用层中的应用程序发送命令至接口，接口获得命令后，在内核层中找寻所需的驱动程序，并将驱动程序中单一的数据结构体通过接口传给应用程序。由于单一的数据结构体中存储着所有PCI设备信息，通过调用的方式，这样应用程序就能利用内核资源，将非常复杂的PCI资源简化为应用程序中可用的PCI设备信息。
如图2所示，是本发明PCI资源遍历方法较佳实施例的流程图。
在linux内核启动过程中，内核会首先搜寻操作系统中所有PCI资源，然后根据PCI设备和PCI总线的连接关系，将搜寻的所有PCI资源存储于内核的PCI数据结构中，形成一个多层次存储的树形链表结构。当内核启动完成后，这个PCI数据结构仍然存在于内核系统中。通过此PCI资源遍历方法可以利用内核系统中所存储的PCI数据结构的特点，解析内核PCI资源，获得所有PCI设备信息。
步骤S100，所述获取模块一200根据存储于内核系统的PCI数据结构获取PCI主总线的数据信息，并将该PCI主总线置为当前PCI总线，该PCI主总线的数据信息即所述pci_root指向的PCI总线的数据结构pci_bus的数据信息。
步骤S101，所述扫描模块201扫描当前PCI总线下的所有PCI设备，即扫描PCI总线的数据结构pci_bus中的devices变量下的所有PCI设备。
步骤S102，所述记录模块202记录所有PCI设备。将PCI设备所处PCI总线的位置的相关信息记录于一个单一的数据结构体中，所述单一的数据结构体为一个结构简单的数据结构。
步骤S103，所述判断模块一203用于判断PCI设备中是否有桥接设备。根据PCI业界工业标准，对PCI设备类型进行判断。当PCI设备中有桥接设备时，执行步骤S104，当PCI设备中没有桥接设备时，则直接结束流程。
步骤S104，所述判断模块二204判断是否所有桥接设备上均未连接下行总线。根据桥接设备的pci_dev是否有连接self变量来判断桥接设备上是否连接有下行总线。当所有桥接设备上均未连接下行总线时，直接结束流程，否则，执行步骤S105。
步骤S105，所述获取模块二205逐一获得所有桥接设备上所连接的下行总线，所述下行总线根据连接桥接设备的pci_dev的self变量所在的pci_bus来得到，参阅图4所示。
需要说明的是，执行步骤S105的过程中，将所获得的下行总线逐一置为当前PCI总线，重复执行步骤S101至步骤S105，直至所有桥接设备上所连接的下行总线均扫描完毕。
需要说明的是，Linux系统启动完成后，建立起的内核资源存储在内核系统内存中。内核资源虽然丰富且功能强大，但是Linux系统应用层并不能直接访问利用这些资源，这些Linux系统应用层不能直接访问的资源包括存储于单一的数据结构体中的PCI设备信息。所述编辑模块206将以上方法获得的单一的数据结构体编辑为一个模块化的驱动程序。
当Linux系统应用层调用内核中资源时，根据应用层与内核层的交互机制，Linux系统应用层中的应用程序发送命令至接口，接口获得命令后，在内核层中找寻所需的驱动程序，并将驱动程序中单一的数据结构体通过接口传给应用程序。由于单一的数据结构体中存储着所有PCI设备信息，通过调用的方式，这样应用程序就能利用内核资源，将非常复杂的PCI资源简化为应用程序中可用的PCI设备信息。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种PCI资源遍历方法，其特征在于，该方法包括步骤：
获取步骤一：根据存储于内核系统的PCI数据结构获取PCI主总线的数据信息，并将该PCI主总线置为当前PCI总线，该PCI主总线的数据信息即PCI数据结构中pci_root指向的PCI总线的数据结构pci_bus的数据信息；
扫描步骤：扫描当前PCI总线下的所有PCI设备；
记录步骤：记录所有PCI设备，将PCI设备所处PCI总线的位置的相关信息记录于一个单一的数据结构体中；
判断步骤一：判断PCI设备中是否有桥接设备，当PCI设备中有桥接设备时，则执行判断步骤二，否则，直接结束流程；
判断步骤二：判断是否所有桥接设备上均未连接下行总线，根据桥接设备的pci_dev是否有连接pci_bus中的self变量来判断桥接设备上是否连接有下行总线，当所有桥接设备上均未连接下行总线时，则直接结束流程，否则，执行获取步骤二，所述pci_dev是PCI数据结构中PCI设备的数据结构；
获取步骤二：逐一获得所有桥接设备上所连接的下行总线，并将所有下行总线逐一置为当前PCI总线，返回扫描步骤，直至所有下行总线扫描完毕，所述下行总线根据连接桥接设备的pci_dev的self变量所在的pci_bus来得到，所述扫描步骤是通过扫描PCI数据结构中当前pci_bus中的devices变量来扫描所有PCI设备，该devices变量指向PCI总线上所连接的PCI设备。
2.如权利要求1所述的PCI资源遍历方法，其特征在于，该方法还包括：
编辑步骤：将所述单一的数据结构体编辑为一个模块化的驱动程序。
3.一种PCI资源遍历系统，其特征在于，该系统包括：
获取模块一，用于根据存储于内核系统的PCI数据结构获取PCI主总线的数据信息，并将该PCI主总线置为当前PCI总线，该PCI主总线的数据信息即PCI数据结构中pci_root指向的PCI总线的数据结构pci_bus的数据信息；
扫描模块，用于扫描当前PCI总线下的所有PCI设备；
记录模块，用于记录所有PCI设备，将PCI设备所处PCI总线的位置的相关信息记录于一个单一的数据结构体中；
判断模块一，用于判断PCI设备中是否有桥接设备；
判断模块二，用于当PCI设备中有桥接设备时，判断是否所有桥接设备上均未连接下行总线，根据桥接设备的pci_dev是否有连接pci_bus中的self变量来判断桥接设备上是否连接有下行总线，所述pci_dev是PCI数据结构中PCI设备的数据结构；
获取模块二，用于当桥接设备上连接有下行总线时，逐一获得所有桥接设备上所连接的下行总线，并逐一将下行总线置为当前PCI总线，所述下行总线根据连接pci_dev的self变量所在的pci_bus来得到，所述扫描步骤是通过扫描PCI数据结构中当前pci_bus中的devices变量来扫描所有PCI设备，该devices变量指向PCI总线上所连接的PCI设备。
4.如权利要求3所述的PCI资源遍历系统，其特征在于，该系统还包括：
编辑模块，用于将所述单一的数据结构体编辑为一个模块化的驱动程序。
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Effective date of registration: 20160603 Address after: 518000 Guangdong Province, Shenzhen New District of Longhua City, Dalang street, Hua Sheng Lu Yong Jingxuan commercial building 1608 Applicant after: Jinyang Shenzhen sea Network Intelligent Technology Co., Ltd. Address before: 518109 Guangdong province Shenzhen city Longhua District Dragon Road No. 83 wing group building 11 floor Applicant before: SCIENBIZIP CONSULTING (SHEN ZHEN) CO., LTD. |
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yang Youcheng Inventor before: Tong Yu |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170525 Address after: 361008 Fujian City, Xiamen Software Park, No. three Cheng Yi Avenue, unit 366, 0006 Applicant after: Ropt (Xiamen) Technology Group Co., Ltd. Address before: 518000 Guangdong Province, Shenzhen New District of Longhua City, Dalang street, Hua Sheng Lu Yong Jingxuan commercial building 1608 Applicant before: Jinyang Shenzhen sea Network Intelligent Technology Co., Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 361008, Xiamen Software Park, Fujian Province, three, 0006, Yi Cheng street, unit 366 Patentee after: ROPT TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. Address before: 361008, Xiamen Software Park, Fujian Province, three, 0006, Yi Cheng street, unit 366 Patentee before: Roput (Xiamen) Technology Group Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |