【文章內容簡介】 _rx()，之所以稱之為抽象函數(shù)，是因為這兩個函數(shù)抽象了很多底層的操作，不管是那個芯片它在網(wǎng)絡協(xié)議結構的操作函數(shù)都是這兩個函數(shù)，采用這樣的抽象后，給上層帶來了很多的方便，給上層協(xié)議提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)包收發(fā)接口，無論上層是 ARP協(xié)議還是 IP協(xié)議，都通過dev_queue_xmit() 函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)，通過 if_rx()函數(shù)接收數(shù)據(jù)。此層使上層協(xié)議獨立于具體的設備。 ? 相關數(shù)據(jù)結構 sk_buff： ? sk_buff 稱為“套接字緩沖區(qū)”，用于在 Linux網(wǎng)絡子系統(tǒng)中各層之間傳遞數(shù)據(jù)。是 Linux網(wǎng)絡子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞的“中樞神經(jīng)”。 sk_buff定義位置為： include/linux/，這個數(shù)據(jù)結構定義了很多用于網(wǎng)絡操作的函數(shù)，更多的設計整個協(xié)議的實現(xiàn)，包括各層報文的頭信息，以及報文的幀格式， 網(wǎng)絡協(xié)議接口層 ? sk_buff中的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針 ? Linux必須分配用于容納數(shù)據(jù)包的緩沖區(qū)， sk_buff中定義了 4個指向這片緩沖區(qū)的不同位置的指針 head、 data、 tail、 end。 ? head：指針指向內存中已分配的用于存儲網(wǎng)路數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)起始地址，sk_buff和相關數(shù)據(jù)塊在分配后，該指針的值就固定了。 ? data：指針指向對應當前協(xié)議層有效數(shù)據(jù)的起始地址。每個協(xié)議的有效數(shù)據(jù)含義不同。 ? tail：指向對應當前協(xié)議層有效數(shù)據(jù)負載的結尾地址，與 data對應。 ? end：指向內存分配的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的結尾地址，與 head指針對應。和head一樣， sk_buff和相關數(shù)據(jù)塊被分配后， end指針也就固定了。 網(wǎng)絡協(xié)議接口層 ? 套接字緩沖區(qū) sk_buff相關操作 : ? 分配空間： ? struct sk_buff *dev_alloc_skb(unsigned len) ? 釋放空間： ? dev_kfree_skb(struct sk_buff *skb) 用于非中斷上下文 ? dev_kfree_skb_irq(struct sk_buff *skb) 用于中斷上下文 ? dev_kfree_skb_any(struct sk_buff *skb) 上述兩種情況均可 ? put操作： ? unsigned char *skb_put(struct sk_buff *skb, unsigned int len)。 ? unsigned char *__skb_put(struct sk_buff *skb, unsigned int len)。 ? 作用： 在緩沖區(qū)尾部添加數(shù)據(jù) ， tail指針下移 len長度，并增加 sk_buff中 len的值，返回改變后的 tail值 。 網(wǎng)絡協(xié)議接口層 ? push操作： ? unsigned char *skb_push(struct sk_buff *skb, unsigned int len)。 ? unsigned char *__skb_push(struct sk_buff *skb, unsigned int len)。 ? 作用：將 data指針上移，同時增加 sk_buff中的 len。主要用于在數(shù)據(jù)包發(fā)送時添加頭部。函數(shù)帶 __和不帶 __的區(qū)別在于：帶 __的會檢測放入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，后則不會。 ? pull操作： ? unsigned char *skb_pull(struct sk_buff *skb, unsigned int len)。 ? 作用：將 data指針下移，并減少 sk_buff中的 len值。這個操作一般用于下層協(xié)議向上層協(xié)議移交數(shù)據(jù)包，使 data指針指向上一層協(xié)議的協(xié)議頭 ? reserve操作： ? void skb_reserve(struct sk_buff *skb, unsigned int len)。 ? 作用：將 data和 tail指針同時下移，這個操作主要用于在存儲空間的頭部預留 len長度的空隙。 數(shù)據(jù)發(fā)送時的 sk_buff封裝 ? transport_header， work_header以及mac_header的變化，這幾個指針都是隨著數(shù)據(jù)包到達不同的層次才會有對應的值，我們來看下面的圖，這個圖表示了當從 2層到達 3層對應的指針的變化。 網(wǎng)絡設備接口層 ? struct _device_ops { ? int (*ndo_init)(struct _device *dev)。 ? void (*ndo_uninit)(struct _device *dev)。 ? int (*ndo_open)(struct _device *dev)。 ? int (*ndo_stop)(struct _device *dev)。 ? int (*ndo_start_xmit) (struct sk_buff *skb,struct _device *dev)。 ? u16 (*ndo_select_queue)(struct _device *dev,struct sk_buff *skb)。 ...... } 實現(xiàn)這些函數(shù)中的一部分后，就實現(xiàn)了驅動的功能了，為千變萬化的網(wǎng)絡設備定義統(tǒng)一的、抽象的數(shù)據(jù)結構 _device結構體，以不變應萬變，實現(xiàn)多種硬件在軟件層次上的統(tǒng)一。 _device結構體在內核中指代一個網(wǎng)絡設備，網(wǎng)絡設備驅動只需填充其結構體就可以實現(xiàn)內核與具體硬件操作函數(shù)的掛接。 實際驅動的編寫過程中，我們并不需要實現(xiàn)全部的函數(shù)，實際上，我們只要根據(jù)具體的需要實現(xiàn)上邊的部分就可以了。 設備驅動功能層網(wǎng) 、 絡設備與媒介層 ? 設備驅動功能層 ? _device結構體的成員需要被設備驅動功能層的具體數(shù)值和函數(shù)賦予。 ? 由于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的接收可由中斷引發(fā)，設備驅動功能層中另一個主體部分將是中斷處理函數(shù)，它負責讀取硬件上接收的數(shù)據(jù)包并傳送給上層協(xié)議。 ? 網(wǎng)絡設備與媒介層 ? 直接對應于實際的硬件設備。 ? 網(wǎng)絡設備驅動的注冊與注銷 ? 注冊與注銷使用 register_dev()和 unregister_dev()函數(shù)。 ? 生成 _device結構體 ，實現(xiàn)注冊前的填充 ? alloc_dev(),alloc_etherdev()； ? 釋放結構體 free_dev()。 Linux網(wǎng)絡設備驅動程序實現(xiàn) 網(wǎng)絡設備的初始化 ? 網(wǎng)絡設備的初始化 ? 初始化完成如下工作： ? 進行硬件上的準備工作，檢查網(wǎng)絡設備是否存在，如果存在，則檢測設備所使用的硬件資源。 ? 進行軟件接口上的準備工作，分配 _device結構體并對其數(shù)據(jù)和函數(shù)指針成員賦值。 ? 獲得設備的私有信息指針并初始化其各成員的值。 網(wǎng)絡設備的打開與釋放 ?網(wǎng)絡設備的打開與釋放 ? 打開函數(shù)完成工作： ? 使能設備使用的硬件資源，申請 I/O區(qū)域、中斷和 DMA通道等。 ? 調用內核提供的 if_start_queue(),激活設備發(fā)送隊列。 ?關閉函數(shù)相反，調用函數(shù) if_stop_queue()。 數(shù)據(jù)包的發(fā)送與接收 ? 數(shù)據(jù)包的發(fā)送與接收 ? 數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收是實現(xiàn) Linux網(wǎng)絡驅動程序中兩個最關鍵的過程，對這兩個過程處理的好壞將直接影響到驅動程序的整體運行質量。 ? 首先在網(wǎng)絡設備驅動加載時，通過 device域中的 init函數(shù)指針調用網(wǎng)絡設備的初始化函數(shù)對設備進行初始化，如果操作成功就可以通過 device域中的 open函數(shù)指針調用網(wǎng)絡設備的打開函數(shù)打開設備，再通過 device域