linux网络设备驱动----重要的数据结构

linux网络设备结构中最重要的两个数据结构struct sk_buff和struct net_device。

对于这两个结构体，要了解他们的作用是什么，以及内核何时以何种方式操作他们。

sk_buff位于网络协议接口层，用于在linux网络子系统各层次之间传递数据。定义在include/linux/skbuff.h中。

当发送数据包时，将要发送的数据存入 sk_buff中，传递给下层，通过添加相应的协议头交给网络设备发送。

当接收数据包时，想将数据保存在sk_buff中，并传递到上层，上层通过剥去协议头直至交给用户。

部分源代码:

struct sk_buff {
    /* These two members must be first. */
    struct sk_buff        *next;
    struct sk_buff        *prev;
    struct net_device	*dev; //处理该数据包的设备
        unsigned int        len, //有效数据长度
                            data_len;
    __u16            mac_len,
                hdr_len;
sk_buff_data_t        transport_header;
    sk_buff_data_t        network_header;
    sk_buff_data_t        mac_header;
    /* These elements must be at the end, see alloc_skb() for details.  */
    sk_buff_data_t        tail; //有效数据结束
    sk_buff_data_t        end;
    unsigned char        *head, //分配空间的开始
                         *data; //有效数据开始
    unsigned int        truesize;
    atomic_t        users;
}

内核对sk_buff的操作有分配、释放、变更等。

(1)分配

内核分配套接字缓冲区的函数

struct sk_buff *alloc_skb(unsigned int len,gfp_t priority);

分配一个套接字缓冲区和一个数据缓冲区，并初始化data、tail、head成员。由内核协议栈分配。

struct sk_buff *dev_alloc_skb（unsigned int len）;

以GFP_ATOMIC优先级调用alloc_skb()分配。由驱动程序中收到数据分配使用。

(2)释放

void kfree_skb(struct sk_buff *skb);

内核协议栈调用。

void dev_kfree_skb(struct sk_buff *skb);

驱动程序中释放缓冲区。用于非中断缓冲区。

dev_kfree_skb_irq()用于中断上下文。

(3)变更

unsigned char *skb_put(struct sk_buff *skb,unsigned int len);

skb-->tail后移len字节。

unsigned char *skb_push(struct sk_buff *skb,unsigned int len);

skb-->data前移len字节。

net_device结构体位于网络设备接口层，用于描述一个设备。定义与include/linux/netdevice.h

内部成员包含了网络设备的属性描述和接口操作。

部分源代码:

struct net_device {

    /*
     * This is the first field of the "visible" part of this structure
     * (i.e. as seen by users in the "Space.c" file).  It is the name
     * of the interface.
     */
    char            name[IFNAMSIZ];
...
unsigned long        mem_end;    /* shared mem end    */
    unsigned long        mem_start;    /* shared mem start    */
    unsigned long        base_addr;    /* device I/O address    */
    unsigned int        irq;        /* device IRQ number    */
...

包括了对设备的操作函数打开、关闭等，具体函数实现在设备驱动程序中。