linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備編程

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                               linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備編程      在此僅僅討論網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動的一般寫法，有關(guān)硬件部分的相關(guān)代碼由于硬件規(guī)格不同，予以省略。有什么地方錯誤，或補充，歡迎大家提出。 
1, 驅(qū)動模塊的加載和卸載 
如果網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（包括wireless）是PCI規(guī)范的，則先是向內(nèi)核注冊該PCI設(shè)備(pci_register_driver)，然后由pci_driver數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的probe函數(shù)指針?biāo)�指向的偵測函數(shù)來初始化該PCI設(shè)備，并且同時注冊和初始化該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 
如果網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（包括wireless）是PCMCIA規(guī)范的，則先是向內(nèi)核注冊該PCMCIA設(shè)備(register_pccard_driver)，然后driver_info_t數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的attach函數(shù)指針?biāo)�指向的偵測函數(shù)來初始化該PCMCIA設(shè)備，并且同時注冊和初始化該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 
static int __init tg3_init(void) 
{ 
//先注冊成PCI設(shè)備，并初始化，如果是其他的ESIA，PCMCIA，用其他函數(shù) 
return pci_module_init(&tg3_driver); 
} 
static void __exit tg3_cleanup(void) 
{ 
pci_unregister_driver(&tg3_driver);//注銷PCI設(shè)備 
} 
module_init(tg3_init); //驅(qū)動模塊的加載 
module_exit(tg3_cleanup); //驅(qū)動模塊的卸載 
申明為PCI設(shè)備： 
static struct pci_driver tg3_driver = { 
.name = DRV_MODULE_NAME, 
.id_table = tg3_pci_tbl, //此驅(qū)動所支持的網(wǎng)卡系列，vendor_id, device_id 
.probe = tg3_init_one, //初始化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的回調(diào)函數(shù) 
.remove = __devexit_p(tg3_remove_one), //注銷網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的回調(diào)函數(shù) 
.suspend = tg3_suspend, //設(shè)備掛起函數(shù) 
.resume = tg3_resume //設(shè)備恢復(fù)函數(shù) 
}; 
2，PCI設(shè)備探測函數(shù)probe，初始化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 
static int __devinit tg3_init_one(struct pci_dev *pdev, const struct pci_device_id *ent) 
{ 
//初始化設(shè)備，使I/O，memory可用，喚醒設(shè)備 
pci_enable_device(pdev); 
//申請內(nèi)存空間，配置網(wǎng)卡的I/O，memory資源 
pci_request_regions(pdev, DRV_MODULE_NAME); 
pci_set_master(pdev); 
//設(shè)置DMA屬性 
pci_set_dma_mask(pdev, (u64) 0xffffffffffffffff); 
//網(wǎng)卡 I/O,memory資源的啟始地址 
tg3reg_base = pci_resource_start(pdev, 0); 
//網(wǎng)卡I/O,memory資源的大小 
tg3reg_len = pci_resource_len(pdev, 0); 
//分配并設(shè)置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 
dev = alloc_etherdev(sizeof(*tp)); 
//申明為內(nèi)核設(shè)備模塊 
SET_MODULE_OWNER(dev); 
//初始化私有結(jié)構(gòu)中的各成員值 
tp = dev->priv; 
tp->pdev = pdev; 
tp->dev = dev; 
…… 
//鎖的初始化 
spin_lock_init(&tp->lock); 
//映射I/O,memory地址到私有域中的寄存器結(jié)構(gòu) 
tp->regs = (unsigned long) ioremap(tg3reg_base, tg3reg_len); 
dev->irq = pdev->irq; 
//網(wǎng)絡(luò)設(shè)備回調(diào)函數(shù)賦值 
dev->open = tg3_open; 
dev->stop = tg3_close; 
dev->get_stats = tg3_get_stats; 
dev->set_multicast_list = tg3_set_rx_mode; 
dev->set_mac_address = tg3_set_mac_addr; 
dev->do_ioctl = tg3_ioctl; 
dev->tx_timeout = tg3_tx_timeout; 
dev->hard_start_xmit= tg3_start_xmit; 
//網(wǎng)卡的MAC地址賦值dev->addr 
tg3_get_device_address(tp); 
//注冊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 
register_netdev(dev); 
//把網(wǎng)絡(luò)設(shè)備指針地址放入PCI設(shè)備中的設(shè)備指針中 
pci_set_drvdata(pdev, dev); 
} 
3，注銷網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 
static void __devexit tg3_remove_one(struct pci_dev *pdev) 
{ 
struct net_device *dev = pci_get_drvdata(pdev); 
//注銷網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 
unregister_netdev(dev); 
//取消地址映射 
iounmap((void *) ((struct tg3 *)(dev->priv))->regs); 
//釋放網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 
kfree(dev); 
//釋放PCI資源 
pci_release_regions(pdev); 
//停用PCI設(shè)備 
pci_disable_device(pdev); 
//PCI設(shè)備中的設(shè)備指針賦空 
pci_set_drvdata(pdev, NULL); 
} 
4，打開網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 
static int tg3_open(struct net_device *dev) 
{ 
//分配一個中斷 
request_irq(dev->irq, tg3_interrupt, SA_SHIRQ, dev->name, dev); 
/* int request_irq(unsigned int irq, 
void (*handler)(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs), 
unsigned long irqflags, 
const char * devname, 
void *dev_id); 
irq是要申請的硬件中斷號。在Intel平臺，范圍0--15。handler是向系統(tǒng)登記的中斷處理函數(shù)。這是一個回調(diào)函數(shù)，中斷發(fā)生時，系統(tǒng)調(diào)用這個函數(shù)，傳入的參數(shù)包括硬件中斷號，device id，寄存器值。dev_id就是下面的request_irq時傳遞給系統(tǒng)的參數(shù)dev_id。irqflags是中斷處理的一些屬性。比較重要的有SA_INTERRUPT，標(biāo)明中斷處理程序是快速處理程序(設(shè)置SA_INTERRUPT)還是慢速處理程序(不設(shè)置SA_INTERRUPT)�？焖偬幚沓绦虮徽{(diào)用時屏蔽所有中斷。慢速處理程序不屏蔽。還有一個SA_SHIRQ屬性，設(shè)置了以后運行多個設(shè)備共享中斷。dev_id在中斷共享時會用到。一般設(shè)置為這個設(shè)備的device結(jié)構(gòu)本身或者NULL。中斷處理程序可以用dev_id找到相應(yīng)的控制這個中斷的設(shè)備，或者用rq2dev_map找到中斷對應(yīng)的設(shè)備。*/ 
//初始化硬件 
tg3_init_hw(tp); 
//初始化收包和發(fā)包的緩沖區(qū) 
tg3_init_rings(tp); 
//初始化定時器 
init_timer(&tp->timer); 
tp->timer.expires = jiffies + tp->timer_offset; 
tp->timer.data = (unsigned long) tp; 
tp->timer.function = tg3_timer; //超時回調(diào)函數(shù) 
add_timer(&tp->timer); 
//允許網(wǎng)卡開始傳輸包 
netif_start_queue(dev); 
} 
5，關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 
static int tg3_close(struct net_device *dev) 
{ 
//停止網(wǎng)卡傳輸包 
netif_stop_queue(dev); 
netif_carrier_off(tp->dev); 
//去除定時器 
del_timer_sync(&tp->timer); 
//釋放收包和發(fā)包的緩沖區(qū) 
tg3_free_rings(tp); 
//釋放中斷 
free_irq(dev->irq, dev); 
} 
6，硬件處理數(shù)據(jù)包發(fā)送 
static int tg3_start_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev) 
{ 
len = (skb->len - skb->data_len); 
//以DMA方式向網(wǎng)卡物理設(shè)備傳輸包。如果是wireless的話，需要根據(jù)802.11協(xié)議及硬件的規(guī)范從新填充 
//硬件幀頭，然后提交給硬件發(fā)送。 
mapping = pci_map_single(tp->pdev, skb->data, len, PCI_DMA_TODEVICE); 
tp->tx_buffers[entry].skb = skb; 
pci_unmap_addr_set(&tp->tx_buffers[entry], mapping, mapping); 
//硬件發(fā)送 
tg3_set_txd(tp, entry, mapping, len, base_flags, mss_and_is_end); 
//記錄發(fā)包開始時間 
dev->trans_start = jiffies; 
} 
7，中斷處理收包，發(fā)包 
static void tg3_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs) 
{ 
//如果要收包 
tg3_rx(tp); 
//如果要發(fā)包 
tg3_tx(tp); 
} 
8，發(fā)包 
static void tg3_tx(struct tg3 *tp) 
{ 
struct tx_ring_info *ri = &tp->tx_buffers[sw_idx]; 
struct sk_buff *skb = ri->skb; 
//以DMA方式向網(wǎng)卡傳輸包完畢 
pci_unmap_single(tp->pdev, pci_unmap_addr(ri, mapping), 
(skb->len - skb->data_len), PCI_DMA_TODEVICE); 
ri->skb = NULL; 
dev_kfree_skb_irq(skb); 
} 
9，收包 
static int tg3_rx(struct tg3 *tp, int budget) 
{ 
struct sk_buff *copy_skb; 
//分配一個包 
copy_skb = dev_alloc_skb(len + 2); 
copy_skb->dev = tp->dev; 
//修改包頭空間 
skb_reserve(copy_skb, 2); 
//加入數(shù)據(jù)到包中 
skb_put(copy_skb, len); 
//以DMA方式從網(wǎng)卡傳輸回數(shù)據(jù) 
pci_dma_sync_single(tp->pdev, dma_addr, len, PCI_DMA_FROMDEVICE); 
memcpy(copy_skb->data, skb->data, len); 
skb = copy_skb; 
//解析包的協(xié)議 
skb->protocol = eth_type_trans(skb, tp->dev); 
//把包送到協(xié)議層 
netif_rx(skb); 
//記錄收包時間 
tp->dev->last_rx = jiffies; 
} 
10, 讀取包的網(wǎng)卡收發(fā)包的狀態(tài)，統(tǒng)計數(shù)據(jù) 
static struct net_device_stats *tg3_get_stats(struct net_device *dev) 
{ 
//從硬件相關(guān)的寄存器讀取數(shù)據(jù)，累加 
//stats->rx_packets, stats->tx_packets, stats->rx_bytes, stats->tx_bytes等 
} 
11, 用戶的ioctl命令系統(tǒng)調(diào)用 
static int tg3_ioctl(struct net_device *dev, struct ifreq *ifr, int cmd) 
{ 
struct mii_ioctl_data *data = (struct mii_ioctl_data *)&ifr->ifr_data; 
switch(cmd) { 
//ethtool程序命令的調(diào)用 
case SIOCETHTOOL: 
return tg3_ethtool_ioctl(dev, (void *) ifr->ifr_data); 
//mii程序命令的調(diào)用 
case SIOCGMIIREG: { 
err = tg3_readphy(tp, data->reg_num & 0x1f, &mii_regval) 
data->val_out = mii_regval; 
return err; 
} 
…… 
} 
} 
12, PCI設(shè)備的掛起和恢復(fù)函數(shù) 
static int tg3_suspend(struct pci_dev *pdev, u32 state) 
{ 
//停用網(wǎng)卡的中斷寄存器 
tg3_disable_ints(tp); 
//停止網(wǎng)卡收發(fā)包 
netif_device_detach(dev); 
//停止網(wǎng)卡某些硬件，fireware的一些功能 
tg3_halt(tp); 
//設(shè)置網(wǎng)卡的電源狀態(tài) 
tg3_set_power_state(tp, state); 
} 
static int tg3_resume(struct pci_dev *pdev) 
{ 
//恢復(fù)網(wǎng)卡電源 
tg3_set_power_state(tp, 0); 
//允許網(wǎng)卡收發(fā)包 
netif_device_attach(dev); 
//初始化收發(fā)包的緩沖區(qū) 
tg3_init_rings(tp); 
//初始化網(wǎng)卡硬件 
tg3_init_hw(tp); 
//打開網(wǎng)卡中斷寄存器 
tg3_enable_ints(tp); 
} 
13，參數(shù)設(shè)置 
在驅(qū)動程序里還提供一些方法供系統(tǒng)對設(shè)備的參數(shù)進行設(shè)置和讀取信息。一般只有超級用戶(root)權(quán)限才能對設(shè)備參數(shù)進行設(shè)置。設(shè)置方法有： 
tg3_set_mac_addr (dev->set_mac_address) 
當(dāng)用戶調(diào)用ioctl類型為SIOCSIFHWADDR時是要設(shè)置這個設(shè)備的mac地址。一般對mac地址的設(shè)置沒有太大意義的。 
dev->set_config() 
當(dāng)用戶調(diào)用ioctl時類型為SIOCSIFMAP時，系統(tǒng)會調(diào)用驅(qū)動程序的set_config方法 
用戶會傳遞一個ifmap結(jié)構(gòu)包含需要的I/O、中斷等參數(shù)。 
總結(jié)： 
所有的Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序遵循通用的接口。設(shè)計時采用的是面向?qū)ο蟮姆椒�。一個設(shè)備就是一個對象(net_device 結(jié)構(gòu))，它內(nèi)部有自己的數(shù)據(jù)和方法。一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備最基本的方法有初始化,發(fā)送和接收。 
Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序的體系結(jié)構(gòu)可以劃分為四層： 
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，設(shè)備驅(qū)動功能，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)媒介層 
網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序，最主要的工作就是完成設(shè)備驅(qū)動功能層。在Linux中所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都抽象為一個接口，這個接口提供了對所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操作集合。由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct net_device來表示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在內(nèi)核中的運行情況，即網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口。它既包括純軟件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，如環(huán)路（Loopback），也包括硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，如以太網(wǎng)卡。而由以dev_base為頭指針的設(shè)備鏈表來集體管理所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，該設(shè)備鏈表中的每個元素代表一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)net_device中有很多供系統(tǒng)訪問和協(xié)議層調(diào)用的設(shè)備方法，包括初始化,打開和關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的open和stop函數(shù)，處理數(shù)據(jù)包發(fā)送的hard_start_xmit函數(shù)，以及中斷處理函數(shù)等。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在Linux里做專門的處理。Linux的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是基于BSD unix的socket機制。在系統(tǒng)和驅(qū)動程序之間定義有專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(sk_buff)進行數(shù)據(jù)的傳遞。系統(tǒng)里支持對發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的緩存，提供流量控制機制，提供對多協(xié)議的支持。
               
               
               
               

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