内核启动：从 ACPI 到 device_add 的 PCI 枚举调用链

梳理 X86_64 服务器内核启动阶段，ACPI 子系统如何一路调用到 device_add(&dev->dev)，完成 PCI 设备的注册与 driver core 接入。

本文中所有代码引用均基于内核 v7.2-rc2-22-g0e35b9b6ec0f 的源码。【Claude-4.7-Opus】

0.1. 调用链全景

[initcall: subsys_initcall, acpi_init]
  acpi_scan_init                                   drivers/acpi/scan.c:2821
   ├─ acpi_pci_root_init                           drivers/acpi/pci_root.c:1060
   │    ├─ pci_acpi_crs_quirks()                    ← 只是拨 _CRS 兼容开关
   │    └─ acpi_scan_add_handler_with_hotplug(
   │           &pci_root_handler, "pci_root")       ← 把 handler 挂进 acpi_scan_handlers_list
   │
   ├─ acpi_pci_link_init / processor_init / ...     ← 其他 handler 也依样挂好
   ├─ acpi_scan_add_handler(&generic_device_handler)
   │
   └─ acpi_bus_scan(ACPI_ROOT_OBJECT)              ← ★ 遍历 ACPI namespace ★
        └─ ...递归遇到 PNP0A08/PNP0A03 节点
              └─ acpi_bus_attach
                   └─ acpi_scan_attach_handler     drivers/acpi/scan.c:2309
                        ├─ acpi_scan_match_handler("PNP0A03")   命中 pci_root_handler
                        └─ handler->attach(device, devid)
                             = acpi_pci_root_add   drivers/acpi/pci_root.c:637
                                 ├─ 读 _SEG/_CRS/_BBN/MCFG
                                 ├─ 判 _HID → bridge_type (PCI/PCIe/CXL)
                                 ├─ negotiate_os_control (_OSC)
                                 └─ pci_acpi_scan_root(root)    drivers/pci/pci-acpi.c:1659
                                      ├─ pci_acpi_setup_ecam_mapping
                                      └─ acpi_pci_root_create   drivers/acpi/pci_root.c:995
                                           ├─ pci_create_root_bus   ← device_add(桥/root bus)
                                           └─ pci_scan_child_bus     drivers/pci/probe.c:3205
                                                └─ ... ─ pci_scan_slot
                                                          └─ pci_scan_single_device
                                                               └─ pci_device_add
                                                                    └─ device_add(&dev->dev)  ← 每个 pci_dev

0.2. 各阶段职责

• acpi_pci_root_init：注册员，把 pci_root_handler 挂进全局链表 acpi_scan_handlers_list，仅此而已，不触发任何扫描。
• acpi_scan_init 末段的 acpi_bus_scan：遍历员，走遍 ACPI namespace，见到 PNP0A03 就回调对应 handler。
• acpi_pci_root_add：翻译员，把 ACPI 语义（_SEG/_CRS/_BBN/MCFG/_OSC）翻译成 struct acpi_pci_root。
• pci_acpi_scan_root → acpi_pci_root_create → pci_scan_child_bus：执行员，建 root bus、递归 device_add 出所有 pci_dev。

三段在时间线上是先备案、再触发、后执行，acpi_pci_root_init 本身只做备案。

0.3. 说明

• PNP0A03 是传统 PCI 根桥 ID，ACPI 规范强制要求 PCIe/CXL 根桥在 _CID 里带 PNP0A03，所以内核的 pci_root_handler.ids 只写 PNP0A03 即可覆盖全部根桥；attach 之后再靠 _HID（PNP0A08/ACPI0016）细分 bridge 类型。
• device_add(&dev->dev) 之后由 driver core 触发 bus_probe_device → __device_attach → pci_bus_match → pci_device_probe → drv->probe，即 PCI 设备与具体 driver 的绑定流程（见 PCI 设备如何与 driver 建立绑定）。
• X86_64 服务器上的 Host Bridge 由 ACPI 描述、走 acpi_pci_root_add 路径；drivers/pci/controller/* 那批 SoC 桥驱动（及其收尾 helper pci_host_probe）在 X86_64 上不会被调用。

0.4. device_add 与驱动绑定的时机

枚举阶段（pci_scan_child_bus_extend 递归链）只负责”识别设备 + 建树 + 登记”，本身不绑定驱动。但绑定机会在 pci_device_add 末尾的 device_add(&dev->dev) 里就已经埋下了。

device_add 不是纯登记——它会触发 driver core 的 bus_probe_device → __device_attach → pci_bus_type.match + pci_bus_type.probe，去尝试匹配已注册的 pci_driver。

// drivers/pci/probe.c pci_scan_single_device()
dev = pci_scan_device(bus, devfn);   // 读 Vendor/Device ID、capability，建 pci_dev
pci_device_add(dev, bus);            // 末尾 device_add(&dev->dev)

匹配结果取决于驱动何时就绪，有两种情形：

• 驱动已注册（编进内核、initcall 早于 PCI 扫描完成）：device_add 当场匹配并 probe。lspci 显示的 Kernel driver in use: nvme / igb 就是这种产物。
• 驱动是模块、尚未加载（igb / nvme 等 module_init 晚加载，或后续 modprobe）：device_add 时匹配不到，设备先”挂树、待命”；等驱动注册时 driver_attach 再扫一遍所有未绑定设备完成 probe。lspci 此时显示 Kernel driver in use: N/A。

所以精确结论是：

• pci_scan_child_bus_extend 递归扫描不负责绑定驱动；
• 但它调用的 device_add 把”绑定驱动”的机会交给了 driver core——能否命中只看驱动就绪时机。

枚举完成后，所有 pci_dev 已按树形挂在 root 总线结构下（多层桥也已被一层层剥开），与具体 pci_driver 的绑定交给 driver core 异步完成。绑定流程细节见 PCI 设备如何与 driver 建立绑定。