8139too.c网卡驱动简单分析
从事linux C开发工作以来,工作内容主要是在应用层,对nginx和unbound等软件有些了解,也常对这2个软件进行二次开发。 对网络这块一直比较有兴趣。也很好奇网卡到底是怎么接受到报文的,以及报文如何被应用层所接受。自己在网上学习了一下,做个简单总结。 以飨后人。基本上我觉得分以下几个部分:
一、预备知识
1、PCI设备是有标准的,就是说PCI设备必须在固定位置包含公司、设备等信息,这样内核启动的时候读取出来,并保存在 struct pci_dev中。最终将所有PCI设备,组织成一个链表结构。
2、PCI标准中规定,PCI设备有一个配置区域,这些区域由BIOS在机器启动的时候,写入分配给该 PCI设备中断号,内存映射地址。因为由BIOS 统一分配,所有这些资源就不会重复。
二、网卡驱动初始过程
基本上了解内核模块怎么编写的人,应该了解rtl8139_init_module是在insmod命令模块加载的时候被调用的,它会调用pci_register_driver, 该函数是内核提供的,用来注册PCI设备驱动的。内核会遍历PCI设备链表,根据rtl8139_pci_tbl提供的信息,对比信息,如果满足,那么表明 这个驱动就是用来驱动这个设备的。一个设备只能有一个驱动,一个驱动可以驱动多个设备。
当给设备找到驱动以后,会调用pci_driver结构的 probe函数。也就是rtl8139_init_one函数。这个函数,就是会初始化设备,这块主要需要参考设备厂家的datasheet,操作各种寄存器。细节不讲了, 主要是让大家了解下大致,细节可以看一下代码。初始化的时候,dev->netdev_ops = &rtl8139_netdev_ops;,这就相当于注册了各种驱动处理函数了。 其中rtl8139_open在ifconfig eth0 up的时候会被调用,它会request_irq (dev->irq, rtl8139_interrupt, IRQF_SHARED, dev->name, dev);注册驱动。 dev-irq就是BIOS分配的。rtl8139_interrupt是中断处理函数。
三、网卡发送报文过程
发送的时候会调用 rtl8139_start_xmit。通过调用skb_copy_and_csum_dev(skb, tp->tx_buf[entry]);,把报文写入ring buf, 也就是环形缓冲区,一般有4个。也就是说,发送的时候,就是把报文网ring buf中写,写满了就等下一次再发。
四、网卡接受报文过程
网上除了有发送缓冲区,也有接受缓冲区。当有报文来的时候,报文会被 DMA复制到缓冲区,然后发起中断。最终调用中断处理函数rtl8139_interrupt 他最终通过调用__napi_schedule(&tp->napi);把当前设备pool函数加入NAPI的链表中。也就rtl8139_poll函数。到目前为止,报文硬件中断处理就结束了。 那么肯定很好奇,报文还没被处理呢,只是放在缓冲区。其实就是通过中断下半部,也就是软中断soft irq来接受的。 下面继续:
软中断,算是一个内核进程,它没事处理的时候就挂起。它是可以被唤醒的。当它被唤醒的时候,它会执行net_rx_action,这个函数会遍历挂在 它上面的链表,也就是poll_list,也就是我们上面注册的rtl8139_poll。这个rtl8139_poll最终会调用rtl8139_rx来接受报文,而这个函数里面有个 while循环,就不停的从缓冲区中读取数据,并把数据填充到skb中,最终调用netif_receive_skb。来把报文往上送,这个函数呢,最终会根据不用的 协议调用相应的处理方法,如果是IP报文,最终会调用ip_rcv。之后,就会被送到应用层。具体的不是一下能讲完。后面有空再补充。
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