网络设备驱动功能的实现

5.4.2　Linux网络设备驱动功能的实现

　　实现Linux网络设备驱动功能主要有两种形式：

　　（1）通过内核来进行加载，当内核启动的时候，就开始加载网络设备驱动程序，内核启动完成之后，网络驱动功能也随即实现了。

　　（2）再就是通过模块加载的形式。比较两者，第二种形式更加灵活。

通过模块加载的过程如下：

（1）insmod把网络设备驱动程序插入到内核之中。

（2）insmod将调用init_module()函数。

（3）对dev-〉init函数指针赋值。

（4）register_netdev()函数注册该网络设备。如果成功，网络设备初始化，将net_device数据结构插入到dev_base链表的末尾。

（5）模块卸载rmmod。

参见图5-5。

图5-5　网络设备驱动程序加载过程

net_device-〉init所指的函数用来完成如下工作：

（1）检查设备是否存在。

（2）资源分配。

（3）构造net_device，用检测到的数据值对net_device变量初始化。

（4）向Linux内核注册该设备并申请内存空间。

网络设备被激活时调用open(即设备状态由down--〉up)。所以实际上很多在initialize中的工作可以放到这里来做。比如资源的申请，硬件的激活。如果dev-〉open返回非0(error)，则硬件的状态还是down。

open另一个作用是如果驱动程序作为一个模块被装入，则要防止模块卸载时设备处于打开状态。在open方法里要调用MOD_INC_USE_COUNT宏。

close释放资源，设备状态由up转为down时被调用的。作为模块装入的驱动程序，close里应该调用MOD_DEC_USE_COUNT，减少设备被引用的次数，以使驱动程序可以被卸载。close方法必须返回成功(0==success)。

数据包的发送过程如下：

(1)网络设备驱动加载时，网络设备的初始化函数(net_device-〉init)。

(2)打开网络设备 （net_device-〉open）。

(3)通过net_device-〉hard_header建立硬件包头函数指针。

(4)最后通过协议接口层函数dev_queue_xmit（详见/linux/net/core/dev.c）来调用net_device-〉hard_start_xmit，完成数据包的发送。

(5)如果发送成功，hard_start_xmit方法里释放sk_buff，返回0(发送成功)。

如果暂时无法处理，比如硬件忙，则返回1。这时如果dev-〉tbusy置为非0，则系统认为硬件忙，要等到dev-〉tbusy置0以后才会再次发送。tbusy的置0任务一般由中断完成。硬件在发送结束后产生中断，这时可以把tbusy置0，然后用mark_bh()调用通知系统可以再次发送。

驱动程序不存在一个接收方法。有数据收到应该是驱动程序来通知系统的。数据包的接收过程如下：

（1）设备收到数据后都会产生一个中断。

（2）中断处理程序中驱动程序申请一块sk_buff(skb)，从硬件读出数据放置到申请好的缓冲区里。

（3）填充sk_buff中的相关信息。skb-〉dev = dev，判断收到帧的协议类型，填入skb-〉protocol(多协议的支持)。把指针skb-〉mac.raw指向硬件数据然后丢弃硬件帧头(skb_pull)。还要设置skb-〉pkt_type，标明第二层(链路层)数据类型，可以是以下类型：

PACKET_BROADCAST：链路层广播

PACKET_MULTICAST：链路层组播

PACKET_SELF：发给自己的帧

PACKET_OTHERHOST：发给别人的帧(监听模式时会有这种帧)

（4）最后调用netif_rx()把数据传送给协议层。

如果使用模块(module)方式加载驱动程序，需要在模块初始化时把设备注册到系统设备表里去。不再使用时，把设备从系统中卸除。定义在drivers/net/net_init.h里的两个函数完成这个工作。

int register_netdev(struct net_device *dev);

void unregister_netdev(struct net_device *dev);

dev：待注册的设备结构指针。注：net_device最重要的是name指针和init方法。name指针空(NULL)或者内容为空或者name[0]为空格(space)，则系统把设备作为以太网设备处理。

register_netdev()返回0表示成功，非0不成功。