Linux网卡驱动设计
Linux网卡驱动设计
Linux网络体系结构
Linux的优点之一在于它丰富而稳定的网络协议栈。其范围从协议无关层到各种具体的网络协议实现。
协议层次对比图
网络接口层提供访问物理设备的驱动程序，对应的网络协议主要是以太网协议。
网络层协议管理离散计算机间的数据传输，如IP协议为用户和远程计算机提供了信息包的传输方法。确保了信息包能正确的到达目的机器。
传输层的功能包括：格式化信息流、提供可靠传输。
应用层位于协议栈的顶端，它的主要任务是服务于应用。
Linux网络子系统
其顶端时系统调用接口层。位于其下面的是一个协议无关层，它提供了一个通用方法来使用传输层协议。然后是具体协议的实现，然后是设备无关层，它提供了协议与设备驱动通信的通用接口，最下面是设备驱动程序。
系统调用接口：Socket系统调用。
协议无关接口：实现一组通用函数来访问各种不同的协议:通过socket实现。这个结构包含了特定socket所需要的所有状态信息，还概括了socket所使用的特定协议和socket上可以执行的一些操作。
设备无关接口将协议与各种网络设备驱动连接在一起。这一层提供一组通用函数供底层网络设备驱动程序使用，让它们可以对高层协议栈进行操作。首先，设备驱动程序可能会通过调用用register_netdevice或unregister_netdevice在内核中进行注册或注销。调用者首先填写首先填写net_device结构结构，然后传递这个结构进行注册。内核调用它的的init函数（如果定义了这种函数），然后执行一组健全性检查，并将新设备添加到设备列表中（内核中的活动设备链表）。
要从协议层向设备发送数据，需要使用dev_queue_xmit函函数，这个函数对数据进行排队，并交由底层设备驱动程序进行最终传输报文的接收通常是使用使用netif_rx执行执行的。当底层设备驱动程序接收到一个报文（包含在所分配的的sk_buff中）时，就会通过调用用netif_rx将将数据上传至设备无关层，然后，这个函数通过过netif_rx_schedule将sk_buff在上在上层协议队列中进行排队，供以后进行处理。
驱动设计
设备描述
每个网络接口都由一个net_device结构来描述，该结构可使用如下内核函数动态分配：
1、structnet_device *alloc_netdev(int sizeof_priv, const char*mask, void (*setup)(structnet_device *))
sizeof_priv 私有数据区大小；mask：设备名；setup 初始化函数
2、structnet_device *alloc_etherdev(int sizeof_priv)
alloc_etherdev是alloc_netdev针对以太网的快捷函数
int(*init)(struct net_device *dev);//该函数在register_netdev时被调用来完成对net_device结构的初始化
int(*open)(struct net_device *dev);打开接口。ifconfig激活时，接口将被打开。
int(*stop)(struct net_device *dev);停止接口。网卡关闭时。
int (*hard_start_xmit)(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev) ;数据发送函数
intregister_netdev(struct net_device *dev）
Linux内核中的每个网络数据包都由一个套接字缓冲区结构结构structsk_buff描述，即一个sk_buff结构结构就是一个包,指向sk_buff的的指针通常被称做skb。
struct sk_buff *alloc_skb(unsigned int len, int priority)
struct sk_buff *dev_alloc_skb(unsigned int len)
unsigned char *skb_push(struct sk_buff *skb, int len)
unsigned char *skb_put(structsk_buff *skb, int len)
kfree_skb(struct sk_buff *skb)
dev_kfree_skb(struct sk_buff *skb)
intnet_open(struct net_device *dev)
request_irq(dev->irq,&net_interrupt, SA_SHIRQ,“dm9000”, dev)；；
当核心需要发送一个数据包时，他调用hard_start_transmit，该函数最终将用到net_device结构中的hard_start_xmit函数指针。
skb =dev_alloc_skb(pkt->datalen + 2)
3、 调用netif_rx将数据交到协议栈netif_rx(skb)
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