Linux内核实践 - 如何添加网络协议[三]：实现

为了用户方便查看 brcm设备的工作状态，使用proc文件系统是很好的方式。一个网络协议模块可以注册到网络空间中register_pernet_subsys()， 这个函数会为子空间分配一个id号，通过id可以在网络空间中找到分配给该子空间的内存：init_net->gen->ptr[id - 1]。而我们正是利用这块内存去存储proc中的相关信息：struct brcm_net，它记录了brcm设备在proc文件系统中的位置。

struct brcm_net {
    /* /proc/net/brcm */
    struct proc_dir_entry *proc_brcm_dir;
    /* /proc/net/brcm/config */
    struct proc_dir_entry *proc_brcm_conf;
};

        在加载brcm模块时会注册子空间，brcm_init_net创建在proc中的相关项，并记录路径在brcm_net中；brcm_exit_net 删除在proc中的相关项；brcm_net_id记录分配给子空间的id，这样通过 init_net->gen->ptr[brcm_net_id - 1]就可以操作brcm_net了。

err = register_pernet_subsys(&brcm_net_ops);
static struct pernet_operations brcm_net_ops = {
    .init = brcm_init_net,
    .exit = brcm_exit_net,
    .id = &brcm_net_id,
    .size = sizeof(struct brcm_net),
};

        注意到在brcm_init_net和brcm_exit_net中添加和删除的仅仅是/proc/net/brcm目录和config文件，而在使用中 brcm设备是可以动态创建的，因此这部分代码应该发生在添加和删除brcm设备时，而不是在brcm模块注册和删除时。最简单的是直接添加在 register方法或unregister方法中，但内核提供了更好的机制：事件，将对proc的操作分离出来，因为proc的操作实际上属于附加的操 作而不是必须的操作。下面就来看event机制。
        前面几篇已经有描述过event机制，这里的事件都是关于设备的事件，使用的是register_netdevice_notifier()来，注册 notifier到netdev_chain链表上。在加载brcm模块时注册notifier，brcm_notifier_block包含了brcm 设备对所关心的事件作出的反应。

err = register_netdevice_notifier(&brcm_notifier_block);
static struct notifier_block brcm_notifier_block __read_mostly = {
    .notifier_call = brcm_device_event,
};

        设备对哪些事件会感兴趣，首先，brcm设备对注册和注销是感兴趣的，要操作proc文件系统；其次，对于发往brcm下层设备的事件，要考虑这些事件造 成的连带影响(比如eth1被down掉，则其上的brcm设备也应该被down掉)，一般是下层设备的事件对其上的所有brcm设备都进行相应操作。
        所以在brcm_device_event有两类进入的设备dev会进行操作，一类是brcm设备，它仅仅是操作proc文件系统。判断是否为brcm设备，是的话则由__brcm_device_event() 处理。 

if (is_brcm_dev(dev))
    __brcm_device_event(dev, event);

static void __brcm_device_event(struct net_device *dev, unsigned long event)
{
    switch (event) {
    case NETDEV_CHANGENAME:
        brcm_proc_rem_dev(dev);
        if (brcm_proc_add_dev(dev) < 0)
            pr_warning("BRCM: failed to change proc name for %s\n",
                    dev->name);
        break;
    case NETDEV_REGISTER:
        if (brcm_proc_add_dev(dev) < 0)
            pr_warning("BRCM: failed to add proc entry for %s\n",
                    dev->name);
        break;
    case NETDEV_UNREGISTER:
        brcm_proc_rem_dev(dev);
        break;
    }
}

        如何是brcm的下层设备，如根据brcm_group_hash中的映射关系，对下层设备相关的所有brcm设备进行操作：

switch (event) {
case NETDEV_CHANGE:
    /* Propagate real device state to vlan devices */
    for (i = 0; i < BRCM_GROUP_ARRAY_LEN; i++) {
        brcmdev = brcm_group_get_device(grp, i);
        if (!brcmdev)
            continue;

        netif_stacked_transfer_operstate(dev, brcmdev);
    }
    break;

case NETDEV_CHANGEADDR:
    /* Adjust unicast filters on underlying device */
    for (i = 0; i < BRCM_GROUP_ARRAY_LEN; i++) {
        brcmdev = brcm_group_get_device(grp, i);
        if (!brcmdev)
            continue;

        flgs = brcmdev->flags;
        if (!(flgs & IFF_UP))
            continue;

        brcm_sync_address(dev, brcmdev);
    }
    break;

case NETDEV_CHANGEMTU:
    for (i = 0; i < BRCM_GROUP_ARRAY_LEN; i++) {
        brcmdev = brcm_group_get_device(grp, i);
        if (!brcmdev)
            continue;

        if (brcmdev->mtu <= dev->mtu)
            continue;

        dev_set_mtu(brcmdev, dev->mtu);
    }
    break;

case NETDEV_DOWN:
    /* Put all VLANs for this dev in the down state too.  */
    for (i = 0; i < BRCM_GROUP_ARRAY_LEN; i++) {
        brcmdev = brcm_group_get_device(grp, i);
        if (!brcmdev)
            continue;

        flgs = brcmdev->flags;
        if (!(flgs & IFF_UP))
            continue;

        brcm = brcm_dev_info(brcmdev);
        dev_change_flags(brcmdev, flgs & ~IFF_UP);
        netif_stacked_transfer_operstate(dev, brcmdev);
    }
    break;

case NETDEV_UP:
    /* Put all VLANs for this dev in the up state too.  */
    for (i = 0; i < BRCM_GROUP_ARRAY_LEN; i++) {
        brcmdev = brcm_group_get_device(grp, i);
        if (!brcmdev)
            continue;

        flgs = brcmdev->flags;
        if (flgs & IFF_UP)
            continue;

        brcm = brcm_dev_info(brcmdev);
        dev_change_flags(brcmdev, flgs | IFF_UP);
        netif_stacked_transfer_operstate(dev, brcmdev);
    }
    break;

case NETDEV_UNREGISTER:
    /* Delete all BRCMs for this dev. */
    grp->killall = 1;

    for (i = 0; i < BRCM_GROUP_ARRAY_LEN; i++) {
        brcmdev = brcm_group_get_device(grp, i);
        if (!brcmdev)
            continue;

        /* unregistration of last brcm destroys group, abort
         * afterwards */
        if (grp->nr_ports == 1)
            i = BRCM_GROUP_ARRAY_LEN;

        unregister_brcm_dev(brcmdev, &list);
    }
    unregister_netdevice_many(&list);
    break;
}

        到这里，协议的添加就大致完成了，当然还包括一些头文件的修改，宏变量的添加等就不一一详述，具体可见最后的附件。
        为了编译进内核，还需要修改以下文件：
              $(linux)/net/Kconfig  $(linux)/net/Makefile

        最后，在make menuconfig选择添加brcm协议
              Networking Support -> Networking options       

        同时，需要一个简单的用户空间工具来配置我们的brcm设备，就像vconfig用来配置vlan设备一样；编写的简单的bconfig工具，命令格式：
                "Usage: add [interface-name] [brcm_port]\n"
                "       rem [dev-name]";

        内核编译完成后就该进行测试了，如果开启了内核调试信息，启动内核就看到以下信息： 

        然后启用网卡，可以查看到添加了brcm设备后的状态： 

        可以使用原生套接字自己打上brcm头后发送报文让协议栈接收，或者用wireshark等捕获协议栈发出的报文，下图即是捕获到的报文： 

        这是主机发出的arp报文，可以看到，在源mac后接的不是vlan报头，而是我们添加的brcm报文，协议号是8744。
        查看proc中信息： 

        附：patch补丁 && 重要的源文件 && bconfig工具源码