Linux网络设备驱动之数据发送流程（五）

　　从网络设备驱动的结构分析可知，Linux 网络子系统在发送数据包时，会调用驱动程序提供的 hard_start_transmit( ) 函数，该函数用于启动数据包的发送。在设备初始化的时候，这个函数指针需被初始化以指向设备的 xxx_tx( )函数。

　　网络设备驱动完成数据包发送的流程如下。

1. 网络设备驱动程序从上层协议传递过来的 sk_buff 参数获得数据包的有效数据和长度，将有效数据放入临时缓冲区。
2. 对于以太网，如果有效数据的长度小于以太网冲突检测所要求数据帧的最小长度ETH_ZLEN，则给临时缓冲区的末尾填充 0。
3. 设置硬件的寄存器，驱使网络设备进行数据发送操作。

　　完成上述3个步骤的网络设备驱动程序的数据包发送函数模板如下所示：

int xxx_tx(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
    int len;
    char *data, shortpkt[ETH_ZLEN];
    if (xxx_send_available(···)) {     /* 发送队列未满，可以发送 */
        /* 获得有效数据指针和长度*/
        data = skb->data;
        len = skb->len;
        if (len < ETH_ZLEN) {
            /* 如果帧长小于以太网帧最小长度， 补0 */
            memset(shortpkt, 0, ETH_ZELN);
            memcpy(shortpkt, skb->data, skb->len);
            len = ETH_ZLEN;
            data = shortpkt;
        } 

        dev->trans_start = jiffies;  /* 记录发送时间戳 */
        
        if (avail) {   /* 设置硬件寄存器，让硬件把数据包发送出去 */
            xxx_hw_tx(data, len, dev);
        } else {
            netif_stop_queue(dev);
            ···   
        }
    }
}                            

　　这里特别要强调 netif_stop_queue( ) 的调用，当发送队列为满 或 因其他原因来不及发送当前上层传下来的数据包时，则调用此函数阻止上层继续向网络设备驱动传递数据包。当忙于发送的数据包被发送完成后，在以 TX 结束的中断处理中，应该调用 netif_wake_queue( ) 唤醒被阻塞的上层，以启动它继续向网络设备驱动传送数据包。

　　当数据传输超时时，意味着当前的发送操作失败 或 硬件已陷入未知状态，此时，数据包发送超时处理函数 xxx_tx_timeout( ) 将被调用。这个函数也需要调用由 Linux 内核提供的netif_wake_queue( ) 函数以重新启动设备发送队列，如下代码所示:

/*
 * 网络设备驱动程序的数据包发送超时函数模板
 */

void xxx_tx_timeout(struct net_device *dev)
{
    ···
    netif_wake_queue(dev);   /* 重新启动设备发送队列 */   
}

　　从以上内容可知， netif_wake_queue( ) 和 netif_stop_queue( ) 是数据发送流程中要调用的两个非常重要的函数，分别用于唤醒 和 阻止上层向下传送数据包，他们的原型定义于 include/linux/netdevice.h，如下：

void netif_tx_wake_queue(struct netdev_queue *dev_queue)
{
    if (test_and_clear_bit(__QUEUE_STATE_DRV_XOFF, &dev_queue->state)) {
        struct Qdisc *q;

        rcu_read_lock();
        q = rcu_dereference(dev_queue->qdisc);
        __netif_schedule(q);
        rcu_read_unlock();
    }
}

/**
 *    netif_wake_queue - restart transmit
 *    @dev: network device
 *
 *    Allow upper layers to call the device hard_start_xmit routine.
 *    Used for flow control when transmit resources are available.
 */
static inline void netif_wake_queue(struct net_device *dev)
{
    netif_tx_wake_queue(netdev_get_tx_queue(dev, 0));
}



static inline void netif_tx_stop_queue(struct netdev_queue *dev_queue)
{
    if (WARN_ON(!dev_queue)) {
        pr_info("netif_stop_queue() cannot be called before register_netdev()\n");
        return;
    }
    set_bit(__QUEUE_STATE_DRV_XOFF, &dev_queue->state);
}

/**
 *    netif_stop_queue - stop transmitted packets
 *    @dev: network device
 *
 *    Stop upper layers calling the device hard_start_xmit routine.
 *    Used for flow control when transmit resources are unavailable.
 */
static inline void netif_stop_queue(struct net_device *dev)
{
    netif_tx_stop_queue(netdev_get_tx_queue(dev, 0));
}