【文章內(nèi)容簡介】 et_device *dev)；配置一個光纖分布數(shù)據(jù)接口(FDDI)網(wǎng)絡的接口。void hippi_setup(struct net_device *dev)；初始化高性能并行接口(HIPPI)的高速互連驅(qū)動的成員。void tr_setup(struct net_device *dev)；處理令牌環(huán)網(wǎng)絡接口的設置。大部分設備都歸于這些類別中的一類。如果設備是一個嶄新的類，就需要手工設置下面的成員：unsigned short hard_header_len。硬件頭部長度，即數(shù)據(jù)包中位于IP頭、或者其他協(xié)議信息之前的octet數(shù)目。對于以太網(wǎng)接口hard_header_len的值是14(ETH_HLEN)。unsigned mtu；最大傳輸單元(MTU)[5]。網(wǎng)絡層使用該成員變量驅(qū)動數(shù)據(jù)包的傳輸。以太網(wǎng)的MTU是1500octet (ETH_DATA_LEN)。unsigned long tx_queue_len；設備發(fā)送隊列中可以排隊的最大幀數(shù)。這個值由ether_setup設置為100，但是可以改它。例如，plip設置為10來避免浪費系統(tǒng)內(nèi)存（相比真實以太網(wǎng)接口，plip 有一個低些的吞吐量）。unsigned short type；接口的硬件類型.。這個type成員由ARP用來決定接口支持什么樣的硬件地址。對以太網(wǎng)接口正確的值是ARPHRD_ETHER，這是由ether_setup設置的值。可識別的類型定義于linux/中。unsigned char addr_len；unsigned char broadcast[MAX_ADDR_LEN]；unsigned char dev_addr[MAX_ADDR_LEN]；硬件(MAC)地址長度和設備硬件地址。以太網(wǎng)地址長度是6個字節(jié)（即接口板卡的硬件ID），廣播地址由6個0xff字節(jié)組成。ether_setup會對上述值進行正確地設置。另外，設備地址必須以特定于設備的方式從接口板卡中讀出，驅(qū)動程序應當將它拷貝到dev_addr中。unsigned short flags；int features；這個flags 成員是一個位掩碼。某些標志由內(nèi)核管理，而其他一些則由接口在初始化期間設置，用來聲明接口的各種能力及其他特性。有效的標志定義在linux/中。 網(wǎng)卡驅(qū)動程序的基本方法每個網(wǎng)絡設備都聲明了很多能操作它的函數(shù)。在這里討論一下能夠?qū)W(wǎng)絡接口進行的操作。有些操作可以留作NULL，其他的一些則無需修改, 因為ether_setup給它們賦予了正確的方法。網(wǎng)絡接口的設備方法可分為兩個類型：基本的和可選的?；痉椒òㄊ褂媒涌诒仨毜姆椒?；可選的方法實現(xiàn)了更為高級的功能，但并不是嚴格要求的功能。下面的是基本方法：int (*open)(struct net_device *dev)；打開接口。在ifconfig[8,9]激活接口時，接口將被打開。open方法應該注冊設備需要的所有系統(tǒng)資源（I/O口、IRQ、DMA等等），打開硬件，并對設備執(zhí)行其他所需的設置。int (*stop)(struct net_device *dev)；停止接口。當接口終止時當它應該被關閉。在該函數(shù)中執(zhí)行的操作與打開時執(zhí)行的操作是相反的。int (*hard_start_xmit) (struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)；該方法初始化數(shù)據(jù)包的傳輸。完整的數(shù)據(jù)包（協(xié)議頭和所有）包含在一個套接字緩存區(qū)(sk_buff)結構中。int (*hard_header) (struct sk_buff *skb, struct net_device *dev, unsigned short type, void *daddr, void *saddr, unsigned len)；該方法根據(jù)之前取到的源和目的硬件地址來建立硬件頭，并在 hard_start_xmit前被調(diào)用。該函數(shù)的任務是將作為參數(shù)傳入的信息組織成一個合適的特定于設備的硬件頭。eth_header是以太網(wǎng)類型接口的默認函數(shù), ether_setup將該成員賦值成eth_header。int (*rebuild_header)(struct sk_buff *skb)；該函數(shù)用來在ARP[4]解析完成之后、在報文發(fā)送之前重新建立硬件頭。在以太網(wǎng)設備使用的缺省的函數(shù)中通過使用ARP協(xié)議來填充數(shù)據(jù)包缺少的硬件地址信息。void (*tx_timeout)(struct net_device *dev)；如果數(shù)據(jù)包的傳輸在合理的時間段內(nèi)失敗了，則假定中斷或接口被鎖住，這時，網(wǎng)絡代碼將調(diào)用該方法，它負責解決問題并重新開始數(shù)據(jù)包的傳輸。struct net_device_stats *(*get_stats)(struct net_device *dev)；任何時候當一個應用程序需要獲取接口的統(tǒng)計信息，則調(diào)用這個方法。例如，當ifconfig或者netstat i運行時將利用到該方法。int (*set_config)(struct net_device *dev, struct ifmap *map)；在改變接口配置時，這個方法是配置驅(qū)動的入口點。設備的 I/O 地址和中斷號可以通過運行set_config來改變。在探測不到接口時，系統(tǒng)管理員可使用該函數(shù)。除開上面提及到的基本方法以外，還有很多的可選方法。通過這些可選的方法，實現(xiàn)禁止中斷、輪詢模式操作接口、執(zhí)行接口特有的ioctl命令、改變硬件地址、改變接口的MTU、以及hhcache的查詢更新等功能。 套接字緩沖區(qū)介紹套接字緩沖區(qū)這個結構處于 Linux 內(nèi)核網(wǎng)絡子系統(tǒng)的核心,Linux內(nèi)核中網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的傳輸和接收都是通過套接字緩沖區(qū)實現(xiàn)的。在linux/中, 能看到該結構和函數(shù)原型。(1). 重要成員變量這里描述的成員都是驅(qū)動程序需要訪問的。struct net_device *dev；接收或發(fā)送該緩沖區(qū)的設備。union { /*… */ } h；union { /* …*/ } nh；union { /*…*/} mac；指向報文中包含的各級的頭的指針。union中的每個成員都是一個不同數(shù)據(jù)結構類型的指針。h中含有傳輸層頭部指針（例如struct tcphdr *th）；nh包含網(wǎng)絡層頭部（例如struct iphdr *iph）；以及mac包含鏈路層頭部指針（例如struct ethkr * ethernet）。網(wǎng)絡驅(qū)動程序要負責設置傳入數(shù)據(jù)包的mac指針，這個任務正常是由 eth_type_trans 處理，但是非以太網(wǎng)驅(qū)動不得直接設置skb。unsigned char *head；unsigned char *data；unsigned char *tail；unsigned char *end；指向數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)的指針。head 指向分配內(nèi)存的開頭，data是有效字節(jié)的開始（并且常常稍微比head大一些），tail是有效字節(jié)的結尾，end指向tail能夠到達的最大地址。通過它們可以計算出可用的緩存空間（skbend skbhead）和當前使用的空間（skbtail skbdata）。unsigned int len；unsigned int data_len；len是報文中全部數(shù)據(jù)的長度，data_len是報文存儲于單個片中的數(shù)據(jù)片段的長度，如果使用sctter/gather I/O，data_len 成員的值為0。unsigned char ip_summed；對報文的校驗策略。該成員由驅(qū)動程序?qū)魅霐?shù)據(jù)包進行設置。unsigned char pkt_type；在發(fā)送過程使用的數(shù)據(jù)包類型。驅(qū)動程序負責將其設置為PACKET_HOST （數(shù)據(jù)包是給我的），PACKET_OTHERHOST，PACKET_BROADCAST，或者PACKET_MULTICAST。以太網(wǎng)驅(qū)動不顯式修改 pkt_type，因為eth_type_trans會完成這個工作。shinfo(struct sk_buff *skb)；unsigned int shinfo(skb)nr_frags；skb_frag_t shinfo(skb)frags；處于對性能方面的考慮，skb中的一些信息分散存儲在內(nèi)中與其緊鄰的其他結構中。(2) 作用于緩沖區(qū)的函數(shù)使用sk_buff[11]結構的網(wǎng)絡驅(qū)動程序通過一些正式的接口函數(shù)來操作該結構。下面是最常用的幾個函數(shù)。struct sk_buff *alloc_skb(unsigned int len, int priority)；struct sk_buff *dev_alloc_skb(unsigned int len)；分配一個緩存區(qū)。alloc_skb函數(shù)分配一個緩存并且將skbdata和skbtail 都初始化成skbhead。dev_alloc_skb函數(shù)以GFP_ATOMIC的優(yōu)先級調(diào)用 alloc_skb函數(shù)，并且在skbhead和skbdata之間保留了一些空間，網(wǎng)絡層使用這一數(shù)據(jù)空間進行優(yōu)化工作，驅(qū)動程序不應該訪問它。void kfree_skb(struct sk_buff *skb)；void dev_kfree_skb(struct sk_buff *skb)；void dev_kfree_skb_irq(struct sk_buff *skb)；void dev_kfree_skb_any(struct sk_buff *skb)；釋放一個緩沖區(qū)。kfree_skb調(diào)用由內(nèi)核在內(nèi)部使用。一個驅(qū)動應當使用一種dev_kfree_skb形式的函數(shù)。在非中斷上下文中使用dev_kfree_skb，在中斷上下文中使用dev_kfree_skb_irq，dev_kfree_skb_any在上面兩種情況下均可以使用。unsigned char *skb_put(struct sk_buff *skb, int len)；unsigned char *__skb_put(struct sk_buff *skb, int len)；更新sk_buff構中的tail和len成員；可用這些函數(shù)在緩沖區(qū)尾部添加數(shù)據(jù)。unsigned char *skb_push(struct sk_buff *skb, int len)；unsigned char *__skb_push(struct sk_buff *skb, int len)；遞減skbdata和遞增skblen的函數(shù)。除了數(shù)據(jù)是添加到報文的開始而不是結尾以外，它們的功能與skb_put相似。在傳輸數(shù)據(jù)包之前，可使用該函數(shù)添加硬件頭。int skb_tailroom(struct sk_buff *skb)；該函數(shù)返回緩沖區(qū)中可用空間的大小。如果驅(qū)動程序釋放了多于它能持有的數(shù)據(jù)到緩存中,則系統(tǒng)會出現(xiàn)panic來標識出這個錯誤。int skb_headroom(struct sk_buff *skb)；。返回data前面的可用空間數(shù)量，也即是有多少字節(jié)能夠保存在該緩沖區(qū)中。void skb_reserve(struct sk_buff *skb, int len)；這個函數(shù)遞增data和tail。這個函數(shù)可用來在填充數(shù)據(jù)前保留報文頭部空間（headroom）。大部分以太網(wǎng)接口在數(shù)據(jù)包之前保留2個字節(jié)，這樣IP頭可在14字節(jié)的以太網(wǎng)頭之后，在16字節(jié)邊界上對齊。unsigned char *skb_pull(struct sk_buff *skb, int len)；從報文的頭部刪除數(shù)據(jù)。它遞減skblen和遞增skbdata；這是從傳入的數(shù)據(jù)包的頭部剝離硬件頭所使用的方法。int skb_is_nonlinear(struct sk_buff *skb)；如果這個skb分離為多個片為發(fā)散/匯聚 I/O，則該函數(shù)返回一個真值。int skb_headlen(struct sk_buff *skb)；返回skb的第一個片的長度(該部分指向skbdata)。void *kmap_skb_frag(skb_frag_t *frag)；void kunmap_skb_frag(void *vaddr)；如果要在內(nèi)核中直接訪問非線性skb中的數(shù)據(jù)片段，這些函數(shù)負責映射和解除映射。由于使用了原子性的kmap，因此不能一次映射多個片段。 驅(qū)動模塊的加載和卸載在構造好驅(qū)動模塊之后，需要將其裝入到內(nèi)核，或者在裝入到內(nèi)后以后在某個時刻又需要將其卸載。Linux驅(qū)動程序的加載有兩種方式：一種是編譯成模塊以供動態(tài)加載，使用insmod或者rmmod加載或卸載設備驅(qū)動程；另一種是靜態(tài)編譯進內(nèi)核。模塊設計是Linux中特有的技術，它使Linux內(nèi)核功能易于擴展，采用模塊方式來設計Linux網(wǎng)絡設備驅(qū)動程序也很方便，并且能夠形成固定的模式。在嵌入式設備中，硬件一般只是完成比較特定、專一的功能，一般選擇將驅(qū)動程序靜態(tài)編譯進內(nèi)核，這樣可以獲得更高的效率。根據(jù)這兩種方式的特點，本工程在調(diào)試過程中采用模塊加載，方便調(diào)試，省去了反復編譯內(nèi)核的麻煩，調(diào)試成功后將其編譯進內(nèi)核，以獲得更高的運行效率。模塊加載設計步驟如圖31：Insmod命令Init module()初始化Register_retdev()注冊Init指針初始化函數(shù)Rmmod命令關閉網(wǎng)卡設備數(shù)據(jù)包發(fā)送和接收打開網(wǎng)卡設備圖31 模塊加載步驟圖通過模塊加載命令insmod把網(wǎng)絡設備驅(qū)動程序插入到內(nèi)核之中，入口函數(shù)init_module()通過調(diào)用register_netdev0函數(shù)在Linux系統(tǒng)中注冊該網(wǎng)絡設備。如果注冊成功，則調(diào)用init函數(shù)指針所指向的初始化函數(shù)來對設備初始化，將設備的net_device數(shù)據(jù)結構插入到鏈表的末尾。初始化結束后，就可以打開設備進行數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收。在需要卸