Linux網絡設備驅動程序體系結構

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? ? |? ? ? ? 數據包發送? ? |? ? 數據包接收? ? ? |? ? ----->網絡協議接口層
? ? |? dev_queue_xmit() |? ? netif_rx()? ? ? |
? ? |--------------------------------------
? ? |? ? ? ? ? ? 結構體 net_device? ? ? ? ? |? ? ----->網絡設備接 口層
? ? --------------------------------------
? ? |? ? ? ? 數據包發送? ? ? |? ? ? 中斷處理? ? ? |? ? ----->網絡驅動功能層
? ? |? hard_start_xmit() |? ? 數據包接收? ? ? |
? ? |--------------------------------------
? ? |? ? ? ? 網絡設備媒介(物理層)? ? ? ? ? |? ? ----->網絡設備與媒介層
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硬件相關的驅動程序(要提供hard_start_xmit, 有數據時要用netif_rx上報)

5.sk_buff套接字緩沖區，用于linux中各層之間傳輸數據。當要發送數據包的時候，內核必須建立一個包含傳輸數據的sk_buff，然后將sk_buff交給下層，各層在sk_buff遞交給下一層，各層在sk_buff中添加不同的協議貞頭，直到交給網絡設備發送。接收原理相同。
struct sk_buff {
?/* These two members must be first. */
?struct sk_buff *next;
?struct sk_buff *prev;
?/*網絡設備接口層中的net_devive結構體*/
struct net_device *dev;
?....

/*控制緩沖區 ，每個層都可以使用它，用于存放私有數據*/
char cb[48];

unsigned int len, //數據真實長度
data_len,//數據長度
mac_len; //鏈接層幀頭的長度
/*鉤子函數 垃圾回收*/
void (*destructor)(struct sk_buff *skb);

sk_buff_data_t transport_header;?
?sk_buff_data_t network_header;
?sk_buff_data_t mac_header;
?/* These elements must be at the end, see alloc_skb() for details. */
?sk_buff_data_t tail;
?sk_buff_data_t end;
?unsigned char *head,
?*data;
?unsigned int truesize;
?atomic_t users;
?};
5.1、sk_buff結構：
----------- ---->*head
?| 頭部 |
?|------------ ---->*data
?| 數據 |
?| 緩存 |
?|----------- ---->*tail
?| 尾部 |
----------- ---->*end

5.2、分配：
?分配套接字緩沖區：以GFP_ATOMIC優先級進行skb的分配，因為該函數經常在設備驅動中被調用
static inline struct sk_buff *dev_alloc_skb(unsigned int length)

分配一個套接字緩沖區和一個數據緩沖區，參數len為數據緩沖區的大小，ARM通常32位對齊,參數priority為內存分配的優先級。
static inline struct sk_buff *alloc_skb(unsigned int size,gfp_t priority)

5.3、釋放：
//用于釋放dev_alloc_skb的內存，用于非中斷上下文中
void dev_kfree_skb(struct sk_buff *skb)
?//用于中斷上下文中
static inline void dev_kfree_skb_irq(struct sk_buff *skb)
?//中斷和非中斷都可以用 any，其實就是做了一個判斷
void dev_kfree_skb_any(struct sk_buff *skb)
?{
?if (in_irq() || irqs_disabled())
?dev_kfree_skb_irq(skb);
?else
?dev_kfree_skb(skb);
?}
5.4、變更：
?緩沖區尾部增加數據 skb
?static inline unsigned char *skb_put(struct sk_buff *skb, unsigned int len)
?skb->tail += len;
?skb->len += len;

緩沖區開頭增加數據
static inline unsigned char *skb_push(struct sk_buff *skb, unsigned int len)
?skb->data -= len;
?skb->len += len;

緩沖區開頭移除數據
static inline unsigned char *skb_pull(struct sk_buff *skb, unsigned int len)
?skb->len -= len;
?return skb->data += len;

調節緩沖區頭部
static inline void skb_reserve(struct sk_buff *skb, int len)
?skb->data += len;
?skb->tail += len;

6.net_device結構體
struct net_device
?{
?/*網絡設備名稱*/
char name[IFNAMSIZ];

unsigned long mem_end; /* 共享內存結束地址 */
unsigned long mem_start; /* 共享內存開始地址 */
unsigned long base_addr; /* I/O設備的基地址 */
unsigned int irq; /* 設備中斷號 */

unsigned char if_port; /* 多端口設備使用哪一個端口*/
unsigned char dma; /* DMA channel

/*設備初始化函數，只被調用一次 */
int (*init)(struct net_device *dev);

/*用于獲取網絡設備的狀態信息*/
struct net_device_stats* (*get_stats)(struct net_device *dev);
?/*存放詳細的網絡設備流量統計信息*/
struct net_device_stats stats;

.......................
?unsigned mtu; /* interface MTU(最大傳輸單元) value*/
?unsigned short type; /* 硬件接口類型 */
unsigned short hard_header_len; /* 硬件頭的長度 */

/*MAC地址*/
unsigned char dev_addr[MAX_ADDR_LEN];

/*私有數據，用于存放私有的數據，netdev_priv()*/
?void *priv;

/*啟動數據包的發送*/
int (*hard_start_xmit) (struct sk_buff *skb,struct net_device *dev);

/*開始發送數據時候的時間戳 格式為：jiffies */
?unsigned long trans_start;

/* 最后一次接受數據包的長度 */
unsigned long last_rx;

/* open用于打開網絡設備，獲取所需的IO地址和中斷號.stop()用于停止網絡設備 */
int (*open)(struct net_device *dev);
?int (*stop)(struct net_device *dev);

?/*用于設置設備的MAC地址*/
int (*set_mac_address)(struct net_device *dev,void *addr);

/*進行特定的IO控制*/
int (*do_ioctl)(struct net_device *dev,
?struct ifreq *ifr, int cmd);
?/*用于配置接口，可以用來改變設備的IO地址和中斷號*/
int (*set_config)(struct net_device *dev,struct ifmap *map);

/*數據包發送超時時候會被調用，可以用來重啟網卡*/
void (*tx_timeout) (struct net_device *dev);

/*linux4.0才有的一個結構體，linux2.6沒有,操作硬件的集合*/
struct net_device_ops {
?.....
?};
?};

?