F5-M3 批1 NVMe — PCI 枚举 + BAR0 自分配 + CAP/VS 机制测

日期:2026-07-05 · 分支:feat/f5-nvme-virtio(commit b5b866f,从干净 main bef86b0) 范围:PCI 枚举 NVMe + BAR0 映射 @KMEM_MMIO+0x70000 + QEMU -device nvme 独立盘 + 机制测读 CAP/VS 证映射真生效。

实现

• pci/pci_config.hpp + NVME_SUBCLASS=0x08;pci.hpp + is_nvme_device()(class 0x01/sub 0x08,prog_if 不强制)+ find_nvme()(走 find_device 统一框架,log_bar=0)。
• drivers/nvme/nvme.{hpp,cpp}(新):NvmeController 类 + NvmeRegs(NVMe 1.x 寄存器 0x00-0x34),init() 抄 xHCI(PCI COMMAND enable → g_vmm.map BAR0 @KMEM_MMIO+0x70000 → 读 CAP/VS)。批1 只读到 CAP/VS,不做 CC.EN(留批2)。
• cmake/qemu.cmake + NVME_TEST_IMAGE(1 MB raw,复用 create_ahci_test_disk.sh)+ -device nvme,drive=nvme-disk,serial=nvme0 加进 QEMU_TEST_EXTRA_FLAGS(两 leg 都带)+ factory/run-kernel-test-all DEPENDS 加 ${NVME_TEST_IMAGE}。
• test/test_nvme.cpp(新)+ run_nvme_tests():test_find_and_map(find_nvme + init + 断言 MQES>0 + MJR>=1,skip if no nvme)。

⭐ 踩坑:SeaBIOS 不配 QEMU nvme BAR0 → 假绿(头号教训)

现象:首跑 [PCI] NVMe found: 00:04.0 BAR0=0x0(SeaBIOS 配 AHCI/e1000 但跳过 QEMU nvme),init map phys 0x0(低 RAM)读 CAP/VS 返垃圾:MQES=65363 / VS=0xf000e2c3 —— 恰好满足 ">0" 断言 = 假绿(两 leg [PASS] 但读的根本不是 NVMe 寄存器)。

根因:CinuxOS PCI 层(pci.cpp::read_bars)只读 BAR 不分配,依赖 SeaBIOS;SeaBIOS 配 AHCI(BAR5=0xfebf1000)/e1000 但不配 QEMU nvme(原因未深究,可能 SeaBIOS 的 nvme boot driver 提前接管或跳过 BAR 配置)。

修:NVMe init 加 BAR self-assign(标准 PCI BAR 分配流程,hobby-OS 合理做法):

1. probe size:写 BAR0=BAR1=0xFFFFFFFF,读回 ~(probe & BAR_ADDR_MASK_32)+1 = 16384 = 16 KB BAR0。
2. 分配固定槽 0xfeb40000(16 KB 对齐,避 AHCI BAR5 @0xfebf1000)。
3. 64-bit BAR 必须清 BAR1(写 BAR1=0):否则地址 = BAR1<<32 | 0xfeb40000(高地址),map 0xfeb40000 读不到设备 —— 这是首修读到 0 的直接原因。

修后:rb0=0xfeb40004(0x4 = 64-bit memory BAR type bits,写入生效)/ rb1=0x0 → CAP.MQES=2047(0x7FF,max 2048 entries)/ VS=0x10400(MJR=1.MNR=4 = NVMe 1.4)/ DSTRD=15。

教训:① 机制测断言要能区分真值 vs 垃圾(MQES 合理范围 + MJR>=1,不只 >0);② memory dont-drop-blocked-tests-diagnose + mechanism-test-and-debug-not-qemu 奏效——首版假绿被"886 passed 1 failed"(MQES=0 撞断言)暴露,二修后真绿。通用 PCI BAR 分配器(对所有 BAR=0 设备做分配)留 PCI 框架 follow-up。

验证

• cmake --build build --target big_kernel_test 编通(kallsyms 18074)。
• timeout 180 cmake --build build --target run-kernel-test-all 两 leg 886/0(单核 + -smp 2),[NVMe] mechanism: MQES=2047 VS=0x10400,[PASS] test_nvme::test_find_and_map,两 leg [TEST] ALL TESTS PASSED (exit code 0)。
• ⚠️ 临时 VNC 切 -vnc :7 用 sed 反向还原(s/-vnc :7/-vnc :0/g),别用 git checkout cmake/qemu.cmake —— 会误杀未 commit 的 nvme 改动(踩过一次,重落 4 处 Edit)。memory verify-vnc-port-collision-multi-session。

下一步

批2 Controller init(CC.EN↔CSTS.RDY 握手)+ Admin SQ/CQ + doorbell(stride = 4<<DSTRD,DSTRD=15 待批2 验证)+ Identify Controller(轮询 CQ,无中断)。