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docs: publish day01 note + 3 kb cards (2026-09)

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Co-Authored-By: Claude <noreply@anthropic.com>
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wangxujun 02605
2026-09-09 14:34:51 +08:00
co-authored by Claude
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# 2026-09 # 2026-09
## 09-09 P0-PCIe 拓扑与 Config Space ## 09-09 P0-Day01 PCIe 拓扑与 Config Space
- 读: Day01 讲义(融合版,X540 / uNOS M0 锚点)+ lspci 命令用法 - 读: Day01-lecture.md(拓扑/BDF/Config Space/BAR)
- 写: Day01-lecture.md 重写 + Day01 笔记(重跑版) - 写: 无(概念日)
- 数据: BDF 地址空间 256×32×8 = 65536;Config Space 256B,前 16B 全行业统一;MSI-X 32 向量 - 数据: BDF 上限 256×32×8 = 65536 功能;Config Space 256B;X540 ID 以 lspci 实测为准
## 09-09 算法-哈希表原理 ## 09-09 算法-哈希表原理
- 读: 自写理论 `algo-theory/01-hash-table.md` - 读: algo-theory/01-hash-table.md + LC1 参考实现
- 写: LC1 参考实现(未独立完成 🔴,09-11 重做) - 写: 无(🔴 要求参考实现,09-11 重做)
- 数据: 平均 O(1) 最坏 O(n);负载因子 α>0.75 扩容 rehash - 数据: 平均 O(1) 最坏 O(n);负载因子 >0.75 扩容 rehash
## 09-09 做了-LC1 先查后存坑 ## 09-09 RDMA-丢包的代价
- 坑: 先存后查 → [3,3] 把自己匹配掉(同一元素用两次) - 读: Week 1 开篇(QP/verbs/零拷贝/RoCEv2)
- → 修复: 先查后存,"只向过去提问";表里只有历史没有自己 - 写: 无
- 数据: 丢包 = 全局传染 + ≥1 RTT 硬件重传 + 木桶放大;PFC 暂停 = 局部可恢复
notes/index.md
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| Day | 主题 | 日期 | | Day | 主题 | 日期 |
|-----|------|------| |-----|------|------|
| [Day 01](/notes/phase0/day01-pcie-topology) | PCIe 拓扑结构 | Sep 2026(重跑版) | | [Day 01](/notes/phase0/day01-pcie-topology) | PCIe 拓扑结构 | Sep 2026(重启后 Day 1) |
| [Day 02](/notes/phase0/day02-kernel-rx-path) | 内核收包路径分析 | Jun 2026 | | [Day 02](/notes/phase0/day02-kernel-rx-path) | 内核收包路径分析 | Jun 2026 |
| [Day 03](/notes/phase0/day03-kernel-memory) | 内核内存管理 | Jun 2026 | | [Day 03](/notes/phase0/day03-kernel-memory) | 内核内存管理 | Jun 2026 |
| [Day 04](/notes/phase0/day04-rcu-lockfree) | RCU & Lock-free 编程 | Jun 2026 | | [Day 04](/notes/phase0/day04-rcu-lockfree) | RCU & Lock-free 编程 | Jun 2026 |
notes/phase0/day01-pcie-topology.md
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# Phase 0 · Day 01: PCIe 总线拓扑与 Config Space(2026-09-09 重跑版) # Phase 0 · Day 01: PCIe 总线拓扑与 Config Space
> 融合锚点: uNOS M0 骨架(找到 X540 网卡)+ X540-T2 硬件 > 2026-09-09(主线 Day 1 · 重启后) | 讲义: `Day01-lecture.md` | 融合锚点: uNOS M0 + X540-T2
> 配套讲义: `notes/Phase0/Day01-lecture.md`(融合版,X540 + uNOS M0 视角)
--- ## 一、核心图景:软件怎么碰到硬件
## 一、主线:PCIe 四件套 DPDK/uNOS 的第一行代码 `rte_eal_init()` 返回之前要完成:扫 PCIe 树 → 按 Vendor/Device ID 认出 X540 → 读 Config Space 拿 BAR → 映射成用户态可写地址(MMIO)→ 之后 PMD 写寄存器 = 收发包。**PCIe 就是"软件碰到硬件"的那条路**,也是 P4 手写驱动的同一块知识。
| 概念 | 一句话 | 你的类比 | ## 二、拓扑:一条树,三个角色
```
CPU(Root Complex) → Root Port(桥, 引出新总线) → X540(Endpoint)
```
- Root Complex = CPU 访问 PCIe 的唯一入口;Bridge 扩展总线;Endpoint = 设备本身
- 类比: 机框/板卡/端口 三级编号 = Bus/Device/Function
## 三、BDF:设备的身份证
| 字段 | 位数/范围 | 含义 |
|---|---|---| |---|---|---|
| 拓扑 | CPU(Root Complex)→ Root Port → Endpoint 的树 | 机框 → 板卡 → 端口 | | Bus | 0~255 | 第几条总线 |
| BDF | Bus:Device.Function,256×32×8 = 65536 个功能 | 端口门牌号 | | Device | 0~31 | 同总线第几个设备 |
| Config Space | 256B 出厂说明书,前 16B 全行业统一(Vendor/Device ID 驱动匹配依据) | show version 板卡信息 | | Function | 0~7 | 芯片的独立功能 |
| BAR + MMIO | 寄存器映射进 CPU 地址空间,读写地址 = 操作网卡 | asic_write_register 的物理本质 |
| MSI-X | 32 向量 = 多队列并行收包的硬件基础 | uNOS 未来扩核直接复用 |
**落点**: `rte_eal_init()` = 扫树 → 匹配 X540 ID → 读 BAR/MSI-X → vfio 绑定。M0 验收 `eth_dev_count()=1` 就是这条链路的结果。 全系统最多 65536 个功能。DPDK 绑卡 `dpdk-devbind.py -b vfio-pci 03:00.0` 报的就是 BDF。
## 二、算法:哈希表 + LC1(🔴 待重做) ## 四、Config Space:出厂说明书(256B)
- 哈希三组件:哈希函数 h(key)、桶数组、冲突处理(链地址法 / 开放寻址;DPDK rte_hash = cuckoo) | Byte | 字段 | 含义 |
- 负载因子 α > 0.75 → 扩容 rehash;平均 O(1),最坏 O(n) |---|---|---|
- **核心不变量:先查后存,只向过去提问**——表里只有历史,没有自己,天然排除自我匹配 | 0-1 | Vendor ID | 0x8086 = Intel |
- LC1 参考实现已给(`job-search/algo-code/lc1-two-sum-ref.cpp`),**重做日 09-11**(重做前别看 ref) | 2-3 | Device ID | **驱动匹配第一依据** |
- 产品锚点:conntrack 表 = 五元组哈希;flow cache 的 hash_key 在你自己的 uNOS 设计文档里就写着 | 9-11 | Class Code | 0x020000 = 网络控制器 |
| 14 | Header Type | 0x00 = Endpoint |
## 三、踩坑节(今天真实的两个坑) ## 五、BAR + MMIO:CPU 碰网卡的物理通道
### 坑 1:C++ 语法不熟导致无法起手 - BAR = 网卡向 OS 要的一段物理地址,映射自己的寄存器;CPU 读写 = 操作网卡
- **现象**: 哈希原理讲完仍写不出代码,自己起手时把 map 声明成了 class 成员 - 本质即交换机 SDK 的 `asic_write_register(addr, val)` 同款操作
- **定位**: 词汇量不足(知道"要说什么",不会"怎么说"),不是算法不懂 - MSI-X 32 向量 = 多队列并行的硬件基础(uNOS 单核现在用 1,扩核复用)
- **修复**: TODO 脚手架模式 + 参考实现逐段讲解 + 09-11 重做;语法文档 §3/§5 当字典随用随查
### 坑 2:"先存后查"自我匹配 ## 六、算法穿插:哈希表 + LC1
- **现象**: 先存自己再查,`[3,3]` 会查到刚存的自己
- **根因**: 查表时自己已在表里,违反"同一元素不能用两次"
- **修复**: 先查后存——查表那一刻表里只有"我之前的元素"
## 四、检验标准 - 哈希 = 把"值"换算成"下标",借数组 O(1) 给查找;三组件:哈希函数/桶数组/冲突处理
- LC1 两数之和:一趟遍历,每步问"补数出现过吗"(存在性查询 O(1)),先查后存保证"只向过去提问"
- **评级 🔴**:要求参考实现,未独立完成 → **09-11 重做**
- 产品锚点: conntrack 表(M2)/ flow cache(M1, rte_hash)就是哈希表的工业形态
## 七、冲刺穿插:RDMA 开篇
- RDMA = 网卡直接搬数据,CPU 不参与(QP/verbs、注册内存零拷贝、硬件可靠传输)
- RoCEv2 = 以太网上的 RDMA → 对丢包零容忍 → 无损以太网成为 Week 1 主题
- **丢包 vs 暂停的代价账**:丢包 = 全局/传染/触发 ≥1 RTT 硬件重传 + AllReduce 木桶放大;PFC 暂停 = 局部/可恢复 → 宁可暂停不可丢包
## 检验标准
- [ ] 能画出 CPU → RC → Root Port → X540 拓扑并解释三角色 - [ ] 能画出 CPU → RC → Root Port → X540 拓扑并解释三角色
- [ ] 能说出 Config Space 驱动匹配靠 Vendor/Device ID - [ ] 能解释 BDF 三字段与 65536 上限
- [ ] 能讲清 rte_eal_init 找到网卡的步骤链 - [ ] 能说出驱动匹配靠 Config Space 哪两个字段
- [ ] 能口述哈希表三组件 + 负载因子的作用 - [ ] 能解释 BAR+MMIO 并联系 asic_write_register
- [ ] 能讲清"先查后存,只向过去提问"的不变量 - [ ] 能讲清 rte_eal_init 找 X540 的五步
- [ ] 09-11 重做 LC1:独立写出来(不看 ref) - [ ] 能口述哈希表"先查后存"为什么防自我匹配
- [ ] 能说出 RDMA 丢包三层代价(重传 RTT/木桶/传染)