PC或服务器中，每个PCIe设备的地址为BDF, 本文要说明两个事情，这些地址是怎么来的，是PCIe外设固件固定的还是系统启动时分配的？二，BDF怎么路由到正确的PCIe外设？

开宗明义地先给出第一个问题的答案，外设的BDF是BIOS分配的。既然是分配的，那么在没有BDF的情况下，是怎么能够分配给PCIe外设的，具体的过程是怎样的？

PCIe BDF 初始化扫描

BIOS上电后，开始循环扫描PCIe总线，RC以及与RC相连的第一个RP0所在的总线定义为BUS 0，每个RP就是一个PCIe bridge，即一个device，RP的device号是从1开始，因为dev 0是固定留给RC的。

循环扫描的代码片段类似如下：

PCIe总线和以太网等一样，上面是有自己的协议的，协议分层如下图：

从下往上，依次为物理层、数据链据层、事务层(transaction)，其中事务层的协议为TLP。

TLP， 全称为transaction layer protocol, 结构如下图：

其中，tlp.type用来指示请求command. CfgRd0, CfgRd1, CfgWr0, CfgWr1, Cpl, CPlD在初始化扫描中就用到了。

我们继续初始化扫描过程。

下图示意为开始扫描前的拓扑以及信息

当BIOS扫描target BDF 01:00.0时，

1. RC判断target BDF的bus == RP0的secondary(都为1)，从RP0 发出CfgRd0请求，即读取target BDF的配置空间数据。

这里用CfgRd0而不用CfgRd1，是因为target bus为RP0的secondary bus, 即目标对象是RP0的下级总线上的设备，由于PCIe是点对点的结构，目标设备必定是secondary bus直连的设备，而不需要转发。如果目标设备的bus是secondary bus直连的switch下的PCIe设备，则需要switch的转发，此时 RP0.secondary < target BDF的bus <= RP0.subordinate, RP0发送的就是CfgRd1了。

2. RP0直连的设备ep0，收到CfgRd0请求，判断请求中的BDF中的device.func是否为自己(硬件固件固定，PCIe device为0，func依据自己的功能，可以有8个func, 从0-7).

如果匹配自己的device.func，则将自己的配置空间的数据通过completion响应(CplD)返回。

BIOS收到CplD后，记录下设备的VID、BAR、Class Code等信息, 判断出该设备是endpoint, 然后继续扫描下一个BDF。

假设bus 1都扫描完了，只有一个ep0，RP0就被更新了Subordinate bus number为1 (对于bridge, subordinate为子树的最大bus号;对于switch UP, subordinate为所有DP分支的最大bus，包括下级、下下级的switch/ep；对于switch DP, subordinate为直连的bus号)，如下图：

3. 接下去就是扫描BDF 02:00.0.

此时程序设定从RP1开始扫描，RP1的BDF为00:02.0, RP1的primary bus为0，secondary bus为RP0.subordinate bus number + 1,即为2， 它的subordinate bus number初始化为255. 此时要去扫描的target BDF为02:00.0。

由于target BDF的bus == RP1.secondary(都为2)，RC就从RP1发出CfgRd0, 读取RP1直连设备sw0的配置空间数据。

RP1直连的PCIe switch匹配请求的device.func后，将配置数据通过cplD返回。

PCIe switch使用的配置空间结构为type 1配置空间结构，如下：

BIOS收到CplD后，保存必要的数据，然后发送CfgWr0, 配置PCIe switch的UP、DP0-DP1的primary为2，DP0的secondary为3，DP0的subordinate bus number初始化为255， DP1的secondary为-1, DP1的subordinate bus nubmer为-1.(DP0-DP1的配置在capabilities扩展里面，通过port号来区分)。

BIOS通过返回的PCIe switch的配置数据中的class code得知，这是一个switch设备，则在配置完SW0后，接着扫描sw0.dp0, 扫描的target BDF为03:00.0, 此时RP1.secondary < target BDF bus 3 <= RP1.suordinate(初始值255), 则从RP1发送CfgRd1到sw0, sw0判断target BDF bus 3 == sw0.dp0.secondary,则将请求转成CfgRd0，从DP0发出，SW1收到这个CfgRd0, 判断出是CfgRd0, 且dev.func匹配，则将自己的配置数据通过CplD返回。BIOS/RC然后发送CfgWr1, 通过sw0转发，变成CfgWr0发送给SW1，这样就配置了SW1的up,dp0,dp1的primary,secondary,subordinate,此时sw1.dp0.secondary为4，sw1.dp1.secondary未知，为-1。

接着,BIOS接着扫描 target BDF 04:00.0，

RC判断 RP1.secondary < target BDF bus 4 <= RP1.suordinate(初始值255), 则从RP1发送CfgRd1到sw0,

sw0判断 sw0.dp0.secondary < <target BDF bus 4 <= sw0.dp0.subordinate, 则从sw0.dp0转发CfgRd1到SW1.

SW1收到请求后，判断出target BDF bus 4 == sw1.dp0.secondary，则将CfgRD1转成CfgRd0,从sw1.dp0转发给ep3, ep3则将配置数据返回，同时，中间的sw更新自己的up和dp的subordinate.其他分支的扫描都如上描述一样，BIOS就通过这种方式来完成PCIe设备的枚举以及bridge/sw的primary,secondary,subordinate的更新。

如下图：

PCIe设备路由

假设系统的PCIe拓扑如下：

现在要路由到 BDF 08:00.0, 怎么路由的呢？

RC拿到target BDF后，判断出 RP1.secondary < target BDF bus 08 <= RP1.ordinate bus number, 则从RP1发送RD1/WR1请求。

RD1/WR1请求到达SW0后，SW0判断出SW0.UP.secondary < target BDF bus 08 <= SW0.UP.ordinate bus number，则接着判断SW0.DP0.secondary < SW0.DP1.secondary < target BDF bus 08, 则从SW0.DP1转发RD1/WR1请求。

RD1/WR1请求到达 SW2后，SW2判断出SW2.UP.secondary < target BDF bus 08 <= SW2.UP.ordinate bus number，则接着判断SW2.DP1.secondary == target BDF bus 08, SW2于是把RD1/WR1请求转成RD0/WR0请求，从SW2.DP1发出。

RD0/WR0请求到达ep6后，ep6判断是type0请求，且dev.func匹配自己，则响应这个请求。