linux网络设备驱动
Linux网络设备驱动
Linux网络驱动程序的体系结构可划分为4个层次。Linux内核源代码中提供了网络设备接口及以网络子系统的上层的代码，移植特定网络硬件的驱动程序的主要工作就是完成设备驱动功能层的相应代码，根据底层具体的硬件特性，定义网络设备接口struct net_device类型的结构体变量，并实现其中相应的操作函数及中断处理程序。
Linux中所有的网络设备都抽象为一个统一的接口，即网络设备接口，通过struct net_device类型的结构体变量表示网络设备在内核中的运行情况，这里既包括回环（loopback）设备，也包括硬件网络设备接口。内核通过以dev_base为头指针的设备链表来管理所有的网络设备。
设备操作函数
打开：int (*open)(struct net_device *dev); //获得设备需要的IO地址，IRQ及DMA通道
关闭：int (*stop)(struct net_device *dev);
启动数据包发送：int (*hard_start_xmit)(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev);
获得网络设备状态：struct net_device_status * (*get_status)(struct net_device *dev);
设备I/O控制：int (*do_ioctl)(struct net_device *dev, struct ifreq *ifr, int cmd);
配置接口、I/O地址：int (*set_config)(struct net_device *dev, struct ifmap *map);
设置MAC地址：int (*set_mac_address)(struct net_device *dev, void *addr);
套接字缓冲区sk_buff相关操作:
分配空间：struct sk_buff *dev_alloc_skb(unsigned len)
释放空间：
dev_kfree_skb(struct sk_buff *skb); //用于非中断上下文
dev_kfree_skb_irq(struct sk_buff *skb); //用于中断上下文
dev_kfree_skb_any(struct sk_buff *skb); //上述两种情况均可
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：在缓冲区尾部添加数据，tail指针下移len长度，并增加sk_buff中len的值，返回改变后的tail值。
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：将data指针上移，同时增加sk_buff中的len。主要用于在数据包发送时添加头部。函数带__和不带__的区别在于：带__的会检测放入缓冲区的数据，后则不会。
pull操作：
unsigned char *skb_pull(struct sk_buff *skb, unsigned int len);
作用：将data指针下移，并减少sk_buff中的len值。这个操作一般用于下层协议向上层协议移交数据包，使data指针指向上一层协议的协议头。
reserve操作：
void skb_reserve(struct sk_buff *skb, unsigned int len);
作用：将data和tail指针同时下移，这个操作主要用于在存储空间的头部预留len长度的空隙。
网络设备接口层：
struct net_device_ops {
int (*ndo_init)(struct net_device *dev);
void (*ndo_uninit)(struct net_device *dev);
int (*ndo_open)(struct net_device *dev);
int (*ndo_stop)(struct net_device *dev);
int (*ndo_start_xmit) (struct sk_buff *skb,struct net_device *dev);
u16 (*ndo_select_queue)(struct net_device *dev,struct sk_buff *skb);
......
}
实现这些函数中的一部分后，就实现了驱动的功能了，为千变万化的网络设备定义统一的、抽象的数据结构net_device结构体，以不变应万变，实现多种硬件在软件层次上的统一。net_device结构体在内核中指代一个网络设备，网络设备驱动只需填充其结构体就可以实现内核与具体硬件操作函数的挂接。实际驱动的编写过程中，我们并不需要实现全部的函数，实际上，我们只要根据具体的需要实现上边的部分就可以了。
Linux网络设备驱动程序实现：
代码编写步骤：
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/etherdevice.h>
static int gecnet_init(struct net_device *dev)
static void gecnet_uninit(struct net_device *dev)
static int gecnet_open(struct net_device *dev){
netif_start_queue(dev);
}
static int gecnet_stop(struct net_device *dev){
netif_stop_queue(dev);
}
static netdev_tx_t gecnet_start_xmit(struct sk_buff *skb,struct net_device *dev){ //发包
//hw_net_write(skb->data,skb->len,offset);//将数据写入硬件寄存器
dev->stats.tx_bytes += skb->len;//更新状态数据
dev_kfree_skb(skb); //释放sk_buff空间
return NETDEV_TX_OK;
}
static int gec_net_rx(struct net_device *dev){ //收包
skb = dev_alloc_skb(RxLen + 4); //data_len 由网卡芯片获取
skb_reserve(skb, 2);
memcpy(skb_put(skb, RxLen - 4),data,RxLen);//data 为硬件接受到的数据地址
dev->stats.rx_bytes += RxLen;
dev->stats.rx_packets++;
skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);
skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY; //测试使用
netif_rx(skb); //往内核协议层提交数据包
}
struct net_device_ops gec_netops ={
.ndo_init = gecnet_init,
.ndo_uninit = gecnet_uninit,
.ndo_open = gecnet_open,
.ndo_stop = gecnet_stop,
.ndo_start_xmit = gecnet_start_xmit,
};
static int __init gec_net_init(void){
gec_dev = alloc_etherdev(sizeof(struct net_device));
ether_setup(gec_dev);
gec_dev->stats.rx_packets = 0;
gec_dev->stats.tx_packets = 0;
gec_dev->stats.rx_bytes = 10;
gec_dev->stats.tx_bytes = 10;
gec_dev->netdev_ops = &gec_netops;
gec_dev->ml_priv = &gec_netops;
for(i=0;i<6;i++)
dev_addr[i] = 0x33;
gec_dev->dev_addr = dev_addr;
sprintf(gec_dev->name,"gec_net%d",0);
ret = register_netdev(gec_dev);
}
static void __exit gec_net_exit(void)
{
unregister_netdev(gec_dev);
free_netdev(gec_dev);
}
module_init(gec_net_init);
module_exit(gec_net_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
