linux网卡驱动——硬件层-用户层

源码：linux-2.6.32.2
网卡 ：DM9000

          利用了两天的时间看了linux的网卡驱动，主要分析了以下问题：
          1、用户接口函数在什么地方？
          2、应用层如何操作DM9000？整个流程是什么？
          
          
                                图1

首先看图1 ，在用户空间要操作硬件，需要通过系统调用转到内核空间，linux中有三种设备文件：字符设备、块设备和套接字。其实套接字也不能叫做文件了，至于它到底是什么不去讨论。
看这句来自ifconfig源码中 sockets_open函数中的一句
         af->fd = socket(af->af, type, 0);
        af->fd 这个应该有点熟悉吧，我们在操作设备时打开一个设备文件要用fd保存文件号，这里也一样；这里的socket是类似open，write的系统调用函数，当然对于网络设备，还有其他好多的系统调用，例如：bind 、connect、listen等等。这里我们重点分析一下socket到底做了什么？还是用图吧！看图2.

 

图2

          
   
这张图就是socket做的主要工作了，我们得到的af->fd就是图中file的文件号了，而socket作为了file的private_data,但是要注意虽然我们似乎有了一个文件，这个文件却不是我们的重点，真正的重点是socket，它才是linux网卡设备的关键。

好了，到这里在看看第一个问题能否回答——  用户接口函数在什么地方？回想普通的设备文件，当我们使用open系统调用时，我们不考虑中间做了什么，我们一定知道open系统调用一定使用我们在file_operations中实现的open函数。很直接，用户层直接到硬件层，这样作为一个驱动开发者只要关心open函数怎么实现就行了，但是在来看看网卡的驱动，似乎不是那么简单，谁也不会告诉你socket系统调用对应着硬件层的什么函数......这样我们要重新认识一下网卡驱动了。这也是下面这图为什么存在的原因.。

linux 网络设备的分层模型：
 

                                              图3
图3是linux系统网络设备的分层模型，现在来看 socket是在system call interface 之上了，离设备驱动还有4层，接下来我们看下用户如何能操作到硬件：

在DM9000的驱动中我们注册了这么一个函数集

static const struct net_device_ops dm9000_netdev_ops = {

.ndo_open = dm9000_open,

.ndo_stop = dm9000_stop,

.ndo_start_xmit = dm9000_start_xmit,

.ndo_tx_timeout = dm9000_timeout,

.ndo_set_multicast_list = dm9000_hash_table,

.ndo_do_ioctl = dm9000_ioctl,

.ndo_change_mtu = eth_change_mtu,

.ndo_validate_addr = eth_validate_addr,

.ndo_set_mac_address = eth_mac_addr,

#ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER

.ndo_poll_controller = dm9000_poll_controller,

#endif

};

.ndo_start_xmit = dm9000_start_xmit,是需要驱动开发者写的，这个函数是个发送函数，直接操作硬件，那么就来看看用户如何操作到它。
为此，我转载网上一张图片           

 

这张图很形象的说明了数据发送的整个过程，要注意的就是各层的接口函数：

 从上到下依次为 sock_sendmsg、 inet_sendmsg 、 tcp_transmit_skb 、ip_queue_xmit、 neigh_resolve_output、 dev_queue_xmit

还有接受，硬件层是用中断来接受的：图同样来至

 
 各层的接口函数：从下到上，netif_rx 、 ip_rcv ip_local_deliver_finish 、tcp_v4_rcv、 inet_recvmsg 、sock_recvmsg。