1. mac80211概览

文章目录

1. mac80211概览
2. mac80211架构
3. mac80211代码结构
4. mac80211数据结构体
- 4.1 ieee80211 local/ieee80211 hw
- 4.2 sta_info/ieee80211_sta
- 4.3 ieee80211_conf
- 4.4 ieee80211 bss conf
- 4.5 ieee80211 key/ieee80211 key conf
- 4.6 ieee80211 tx info
- 4.7 ieee80211 rx status
- 4.8 ieee80211 sub if data/ieee80211 vif
5. mac80211主要流程
- 5.1 配置
- 5.2 接收路径
- 5.3 发送路径
- 5.4 mangement/MLME
- 5.5 IBSS
- 5.6 创建接口路径
- 5.7 删除接口路径
- 5.8 创建station路径
- 5.9 删除station路径
- 5.10 扫描请求路径
- 5.11 扫描状态机路径
6. MAC80211切换点
- 6.1 配置
- 6.1 wext
- 6.2 cfg80211
- 6.3 从mac80211到速率控制
- 6.4 从mac80211到驱动
- 6.5 mac80211主要函数

mac80211是linux kernel中的一个子系统，它为无线设备soft-MAC/half-MAC提供了分享实施方案，包含MLME和另外一些代码

2. mac80211架构

3. mac80211代码结构

kernel提供的驱动API，该文件定义了mac8011源码中使用的API：

include/net/mac80211.h

以下是net/mac80211源码中除了头文件外的重要组成：

files	function
`Kconfig, Makefile`	`build system`
`ieee80211_i.h`	`most internal data structures`
`main.c`	`(reg/dereg)`
`iface.c`	`virtual interface handling`
`key.c, key.h`	`key management`
`sta_info.c, sta_info.h`	`Station (peer) management`
`pm.c`	`power management (suspend/hibernate)`
`rate.c, rate.h`	`internal rate control functions`
`rc80211*.c`	`rate control algorithms`
`rx.c`	`frame receive path`
`tx.c`	`frame transmit path`
`scan.c`	`software scanning cod`
`ht.c, agg-rx.c, agg-tx.c`	`HT/aggregation code`
`meshf, hwmp, plink，pathtblg.fc,hg`	`802.11s mesh`
`mlme.c`	`Station/managed mode MLME`
`ibss.c`	`IBSS MLME`
`cfg.c, cfg.h, wext.c`	`conguration entry points`
`event.c`	`events to userspace`
`spectmgmt.c`	`spectrum management code`
`aes*, tkip., wep., michael., wpa.`	`WPA/RSN/WEP code`
`wme.c, wme.h`	`some QoS code`
`util.c`	`utility functions`
`led.c, led.h`	`LED handling`
`debugfs*`	`debugfs code`

4. mac80211数据结构体

4.1 ieee80211 local/ieee80211 hw

这两个结构体用来表示每一个无线设备， ieee80211_hw 是 ieee80211_local 的队驱动可视的一部分，它们包含了所有无线设备的操作信息。

4.2 sta_info/ieee80211_sta

表示任何一个站点peer，mesh peer，IBSS peer，AP，WDS peer，也能做DLS peer。 ieee80211_sta是对驱动可视的一部分。它们的生命周期管理依赖RCU

4.3 ieee80211_conf

表示硬件的配置信息，最重要的是当年的频率，它是硬件最特殊的参数结构体

4.4 ieee80211 bss conf

表示BSS的配置，且包含所有类别的BSSes。

4.5 ieee80211 key/ieee80211 key conf

表示加密和解密的key。

4.6 ieee80211 tx info

最复杂的数据结构体，用在skb的控制buffer中。

4.7 ieee80211 rx status

包含了接收帧的状态，可以通过mac80211驱动接收数据帧

4.8 ieee80211 sub if data/ieee80211 vif

包含了每个虚拟接口的信息。包括的子结构体

ieee80211 if ap
ieee80211 if wds
ieee80211 if vlan
ieee80211 if managed
ieee80211 if ibss
ieee80211 if mesh

5. mac80211主要流程

5.1 配置

所有发起来自用户空间（wext或者nl80211） managed和IBSS模式：触发状态机（基于workqueue）有些操作或多或少直接通过驱动传递（比如信道设置）

5.2 接收路径

通过函数 ieee80211_rx() 接收帧调用 ieee80211_rx_monitor() 拷贝帧传递给所有监听接口调用 invoke_rx_handlers() 处理帧如果是数据帧，转换成802.3帧格式，传递给上层协议栈如果是管理帧/控制帧，传递给MLME 接收处理钩子(invoke_rx_handlers).

ieee80211_rx_h_passive_scan
ieee80211_rx_h_check
ieee80211_rx_h_decrypt
ieee80211_rx_h_check_more_data
ieee80211_rx_h_sta_process
ieee80211_rx_h_defragment
ieee80211_rx_h_ps_poll
ieee80211_rx_h_michael_mic_verify
ieee80211_rx_h_remove_qos_control
ieee80211_rx_h_amsdu
ieee80211_rx_h_mesh_fwding
ieee80211_rx_h_data
ieee80211_rx_h_ctrl
ieee80211_rx_h_action
ieee80211_rx_h_mgmt

5.3 发送路径

帧传递给 ieee80211_subif_start_xmit() 把帧转换成802.11格式，丢弃发给未认证工作站的单播包，除了来自本地的EAPOL帧如果是MONITOR接口，在帧头部增加radiotap信息调用 invoke_tx_handlers() 处理帧调用 drv_tx() ，把帧传递给驱动发送处理钩子(invoke_tx_handlers).

ieee80211_tx_h_dynamic_ps
ieee80211_tx_h_check_assoc
ieee80211_tx_h_ps_buf
ieee80211_tx_h_select_key
ieee80211_tx_h_sta
ieee80211_tx_h_rate_ctrl
ieee80211_tx_h_michael_mic_add
ieee80211_tx_h_sequence
ieee80211_tx_h_fragment
ieee80211_tx_h_stats
ieee80211_tx_h_encrypt
ieee80211_tx_h_calculate_duration

5.4 mangement/MLME

状态机运行依赖于用户请求标准方法如下： probe request/response auth request/response assoc request/response notification request/response

5.5 IBSS

尝试寻找IBSS 加入IBSS或者创建IBSS 如果没有配对，则周期性地尝试寻找IBSS并加入

5.6 创建接口路径

创建接口由用户空间通过nl80211发起分配网络设备空间（包含sdata对象空间）
初始化网络设备初始化sdata对象（包括设备类型，接口类型，设备操作函数等等）注册网络设备把sdata对象加入 local->interfaces

5.7 删除接口路径

删除接口由用户空间通过nl80211发起把sdata对象从 local->interfaces 移除移除网络设备.

5.8 创建station路径

创建station由用户空间通过nl80211发起分配 sta_info 对象空间初始化 sta_info 对象（包括侦听间隔，支持速率集等等）. 初始化 sta_info 对象的速率控制对象把 sta_info 对象加入 local->sta_pending_list . 调用 local->ops->sta_add 通知驱动创建station 把 sta_info 对象加入 local->sta_list.

5.9 删除station路径

删除station由用户空间通过 nl80211 发起删除 sta_info 对象的key对象把sta_info对象从 local->sta_pending_list 移除调用 local->ops->sta_remove 通知驱动移除station 删除sta_info 对象的速率控制对象把 sta_info 对象从 local->sta_list 移除.

5.10 扫描请求路径

扫描请求由用户空间通过nl80211发起如果支持硬件扫描，调用 local->ops->hw_scan() 执行硬件扫描否则，调用 ieee80211_start_sw_scan() 执行软件扫描延时唤醒 ieee80211_scan_work() .

5.11 扫描状态机路径

如果存在硬件扫描请求，调用drv_hw_scan() 进行扫描，如果失败，调用ieee80211_scan_completed() 完成扫描如果存在扫描请求，同时未进行扫描，调用__ieee80211_start_scan() 进行软件扫描，如果失败，调用ieee80211_scan_completed() 完成扫描根据 next_scan_state 调用相应的处理函数如果next_delay==0，则继续根据 next_scan_state 调用相应的处理函数延时唤醒 ieee80211_scan_work() .

6. MAC80211切换点

6.1 配置

wireless extensions (wext)
cfg80211 (通过nl80211和用户空间通信)

6.1 wext

设置SSID，BSSID和其他关联参数设置RTS/fragmentation thresholds managed/IBSS模式的加密密钥

6.2 cfg80211

扫描
用户管理（AP）
mesh管理
虚拟接口管理
AP模式加密密钥

6.3 从mac80211到速率控制

速率控制不是驱动的一部分每个驱动有自己的速率控制选择算法速率控制填充ieee80211_tx_info 速率信息速率控制获取发送状态

6.4 从mac80211到驱动

驱动方法（ieee80211_ops） mac80211有一些输出函数参考include/net/mac80211.h

6.5 mac80211主要函数

ieee80211_alloc_hw()

分配wiphy对象空间（保证私有数据和硬件私有数据32字节对齐，wiphy包含ieee80211_local和驱动私有数据）
初始化wiphy对象（包括重传次数，RTS门限等等）
初始化 ieee80211_local（包括重传次数，工作队列，接口链表等等）
初始化 sta_pending_list 链表
初始化 sta_list 链表

ieee80211_register_hw()

分配 int_scan_req 数据结构初始化支持接口类型（包括MONITOR接口）
注册wiphy
初始化WEP
初始化速率控制算法
注册STA接口（默认wlan0）

ieee80211_rx()

拷贝skb，同时在skb头部增加radiotap信息，传递给所有监听接口如果是数据帧，根据MAC地址查找station 如果station没有找到，把skb传递给所有接口处理数据帧：转换成802.3帧格式，传递给网络协议栈管理帧/控制帧：传递给MLME

ieee80211_xmit()

如果skb来自监听接口，移除skb头部的radiotap信息进行skb预处理（包括设置QoS优先级，设置分段标志，ACK应答标志等等）
选择加密密钥选择速率（ESP8089采用硬件速率控制，所以mac80211速率控制无效）
加密（mac80211采用硬件加速，所以mac80211加密无效）通过local->ops->tx()把skb传递给驱动

转自:mac80211概览

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