《驱动学习 - 分析ifconfig到内核的调用过程,实现内核启机自动设MAC地址(原)》

内核版本: Linux version 3.10.14

1.由于每次开发板开机的网卡eth0的物理地址都是随机的

然后在网上找到可以通过命令行实现设置mac物理地址:

ifconfig eth0 down
ifconfig eth0 hw ether 1234567890ab
ifconfig eth0 up

然后带着好奇,想看看命令行ifconfig是如何与内核交互的,想试试如何直接通过内核自动设置MAC。

2.分析介绍

因为ifconfig是命令,代码位于busybox,不过我们在内核的documentation目录下找到了ifconfig介绍,代码介绍文件位于:documentation\networking\Ifenslave.c

2.1 如下图所示，对应ifconfig eth0 down和ifconfig eth0 up的函数就是:

 

 

 比如,当我们敲ifconfig eth0 down时,实则就是调用:

set_if_down("eth0", master_flags.ifr_flags);

该文件除了上图外,还有以下常用函数:

set_if_addr();           //设置地址(包括IP,掩码,广播,目的地)
set_master_hwaddr();     //设置mac物理地址

接下来我们以eth0为例,来跟踪ifconfig up/down和ifconfig eth0 hw ether如何调用内核的

3.分析set_if_up()函数

3.1 分析set_if_up()

set_if_up()函数将会调用set_if_flags("eth0", flags | IFF_UP), 向添加ifname(eth0) 开启标志位

 

 

3.2 分析set_if_up()->set_if_flags("eth0", flags | IFF_UP)

该函数如下所示:

static int set_if_flags(char *ifname, short flags)
{
         struct ifreq ifr;
         int res = 0;
         ifr.ifr_flags = flags;                                            
         strncpy(ifr.ifr_name, ifname, IFNAMSIZ);    //ifr.ifr_name="eth0"

         res = ioctl(skfd, SIOCSIFFLAGS, &ifr);    //通过ioctl()向内核socket传递命令SIOCSIFFLAGS和ifr变量
         if (res < 0) {
                  saved_errno = errno;
                  v_print("Interface '%s': Error: SIOCSIFFLAGS failed: %s\n",
                          ifname, strerror(saved_errno));
         } else {
                  v_print("Interface '%s': flags set to %04X.\n", ifname, flags);
         }
         return res;
}

3.3 寻找SIOCSIFFLAGS宏,看看内核那里在实现它

找到位于net\core\Dev_ioctl.c的dev_ioctl()函数

该函数重要部分代码如下:

int dev_ioctl(struct net *net, unsigned int cmd, void __user *arg)
{
         struct ifreq ifr;
         int ret;
         char *colon;
         //… …

         switch (cmd) {
         //… …

         case SIOCSIFFLAGS:   //设置标志,比如ifconfig  up/down
         case SIOCSIFMETRIC:    
         case SIOCSIFMTU:     //设置MUT长度
         case SIOCSIFHWADDR:  //设置mac物理地址
         //… …

         dev_load(net, ifr.ifr_name);           //通过ifr.ifr_name(eth0)名字来加载网卡
         rtnl_lock();                           //对net_device进行加锁,避免与运行冲突
         ret = dev_ifsioc(net, &ifr, cmd);      //最终调用该函数

rtnl_unlock();
         return ret;
         //… …
}

从上面可以看出,我们设置mac物理地址时的流程也会运行到这里,最终他们都会调用dev_ifsioc(net, &ifr, cmd)函数

4. 后面的就很简单了,最终ifconfig eth0 up调用内核过程为:

set_if_up()->

　　set_if_flags("eth0", flags | IFF_UP)->

 　　dev_ifsioc(net, &ifr, cmd)->

 　　   dev_change_flags(dev, ifr->ifr_flags)-> 

         　　__dev_change_flags(dev, flags);

4.1然后在__dev_change_flags(dev, flags)函数中,通过判断flag的IFF_UP位上的值是否相反,来实现是调用__dev_close()还是__dev_open()来开关eth0

如下图所示:

4.2然后__dev_open()则将会调用网卡驱动的net_device_ops结构体下的成员函数实现打开

 

__dev_open(dev):
   dev->netdev_ops->ndo_validate_addr(dev); //测试dev->dev_addr(hw addr)是否有效,一般都是调用eth_validate_addr()函数,需要注意hw_addr[0]的最低位不能为1
   dev->netdev_ops->ndo_open(dev);          //调用open()函数实现ifconfig up

4.3同样__dev_close()会调用下面的成员函数实现关闭:

dev->netdev_ops->ndo_stop(dev);                //调用stop ()函数实现ifconfig down

4.4寻找net_device_ops结构体的成员函数位于哪里

上面讲的dev 变量是struct net_device类型,而struct net_device在内核中表示我们的一个网卡驱动设备,注册该变量的文件都处于内核drivers/net目录下,通过register_netdev()内核函数来注册.

我们以我们板卡的dm9000网卡为例,该文件位于drivers/net/Ethernet/davicom/dm9000.c,然后便可以找到它的ndo_open ():

5.而对于ifconfig eth0 hw ether 设置网卡流程如下所示:

 

set_master_hwaddr(master_ifname,&(slave_hwaddr.ifr_hwaddr))->

　　ioctl (skfd, SIOCSIFHWADDR, &ifr) ->                  

       dev_ifsioc(net, &ifr, cmd)->

            dev_set_mac_address(dev, &ifr->ifr_hwaddr) ->             //设置网卡MAC地址

                  dev->netdev_ops->ndo_set_mac_address(dev, &ifr->ifr_hwaddr);  
　　　　　　　　　　　　　　　　//最终调用net_device的ops成员函数实现设置

6.实现内核开机自动设置固定MAC地址

流程分析完后,接下来我们便来实现它.

6.1以我们板卡的dm9000网卡为例

我们找到register_netdev()位置,位于drivers/net/Ethernet/davicom/dm9000.c的dm9000_probe函数里:

 

6.2 然后在register_netdev()函数下面添加代码:

struct       sockaddr  hwaddr;               　　  //用来存储MAC地址的结构体

rtnl_lock();
ret =dev_close(jz_ndev);                          //首先需要关闭网卡,以防万一
rtnl_unlock();

hwaddr.sa_family = ndev->type; 

hwaddr.sa_data[0]=0x12;                      //注意,data[0]最低位不能为1,也就是首位不能为奇数
hwaddr.sa_data[1]=0x34;
hwaddr.sa_data[2]=0x56;
hwaddr.sa_data[3]=0x78;
hwaddr.sa_data[4]=0x90;
hwaddr.sa_data[5]=0xab;              

rtnl_lock();
ret = dev_set_mac_address(jz_ndev,&hwaddr);  //调用我们分析到的函数,来设置mac地址
rtnl_unlock();

6.3 编译-试验

 启动后输入ifconfig,即可看到内核已经帮我设置好了: