Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序

　　1.驅(qū)動(dòng)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P(yáng)CI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)赶虻膫蓽y函數(shù)來初始化該P(yáng)CI設(shè)備，并且同時(shí)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P(yáng)CMCIA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)赶虻膫蓽y函數(shù)來初始化該P(yáng)CMCIA設(shè)備，并且同時(shí)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(dòng)模塊的加載

　　module_exit(tg3_cleanup); //驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(qǐng)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(gè)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(qǐng)的硬件中斷號(hào)。在Intel平臺(tái)，范圍0--15。handler是向系統(tǒng)登記的中斷處理函數(shù)。這是一個(gè)回調(diào)函數(shù)，中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用這個(gè)函數(shù)，傳入的參數(shù)包括硬件中斷號(hào)，device id，寄存器值。dev_id就是下面的request_irq時(shí)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)。快速處理程序被調(diào)用時(shí)屏蔽所有中斷。慢速處理程序不屏蔽。還有一個(gè)SA_SHIRQ屬性，設(shè)置了以后運(yùn)行多個(gè)設(shè)備共享中斷。dev_id在中斷共享時(shí)會(huì)用到。一般設(shè)置為這個(gè)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(gè)中斷的設(shè)備，或者用rq2dev_map找到中斷對(duì)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(shí)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(shí)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(shí)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);

　　}

　　[NextPage]

　　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(shí)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(gè)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?cái)?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(shí)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(jì)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 SIO*HTOOL:

　　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(dòng)程序里還提供一些方法供系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和讀取信息。一般只有超級(jí)用戶(root)權(quán)限才能對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)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(shí)是要設(shè)置這個(gè)設(shè)備的mac地址。一般對(duì)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(shí)類型為SIOCSIFMAP時(shí)，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序的set_config方法

　　用戶會(huì)傳遞一個(gè)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(dòng)程序遵循通用的接口。設(shè)計(jì)時(shí)采用的是面向?qū)ο蟮姆椒āＲ粋€(gè)設(shè)備就是一個(gè)對(duì)象(net_device 結(jié)構(gòu))，它內(nèi)部有自己的數(shù)據(jù)和方法。一個(gè)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(dòng)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(dòng)功能，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)媒介層

　　網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序，最主要的工作就是完成設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能層。在Linux中所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都抽象為一個(gè)接口，這個(gè)接口提供了對(duì)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(yùn)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(gè)元素代表一個(gè)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(jī)制。在系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)程序之間定義有專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(sk_buff)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。系統(tǒng)里支持對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的緩存，提供流量控制機(jī)制，提供對(duì)多協(xié)議的支持。