Linux 硬體掃描與驅動載入流程詳解：從 PCI 總線枚舉到 udev 事件

Linux 核心啟動時如何發現硬體並載入對應驅動？本文梳理從 PCI 總線掃描到驅動 probe 的完整路徑。

完整流程圖解

1. 系統啟動 → BIOS/UEFI 移交控制權。
2. 掃描 PCI 總線（PCI Enumeration）：核心遍歷總線，讀取各裝置的設定空間（Configuration Space），取得 Vendor ID、Device ID、Class Code 等資訊。
3. 建立 PCI 裝置列表：在驅動載入前，核心已在記憶體中建立完整的 struct pci_dev 列表。
4. 核心發送 uevent：對每個偵測到的裝置發送 add 事件至 udev。
5. 用戶空間 uevd 處理規則：匹配 /etc/udev/rules.d/ 規則（如 50-udev.rules），執行 modprobe $env{MODALIAS}。
6. 模組別名解析：modprobe 讀取 /lib/modules/$(uname -r)/modules.alias，依 MODALIAS 找到對應模組（如 pci:v00008086d0000100E...）。
7. 驅動註冊：模組初始化時呼叫 pci_register_driver()，提供 struct pci_driver 包含 pci_device_id 表（支援的裝置 ID 列表）。
8. 核心匹配與 Probe：PCI 核心以 pci_device_id 比對已掃描裝置列表，匹配成功則呼叫驅動的 probe() 函數。
9. 註冊子系統裝置：probe() 內通常註冊網路裝置（register_netdev）、區塊裝置等，完成驅動掛載。

關鍵檔案與指令

• lspci -vv：查看 PCI 裝置詳細資訊（含驅動名稱）。
• /sys/bus/pci/devices/：sysfs 暴露的 PCI 裝置樹。
• modinfo <module> | grep alias：查看模組支援的硬體 ID。
• udevadm monitor：即時觀察 uevent 事件。

理解此流程有助於除錯驅動未載入、裝置未被識別等問題。