linux网卡驱动一点点基础知识

这算是真正的第一次接触linux驱动吧，为了实现在linux平台下的虚拟网卡，开始钻研linux驱动开发。

先了解linux设备， 分为三种类型设备： 字符设备，块设备，网络接口设备。

linux驱动开发基本就是围绕这三种设备驱动的开发。

字符设备按照字节为单位传输数据，像字节流一样的顺序访问，

块设备每次按照一个数据块的方式传输，一般是512的倍数，可随机访问，用于磁盘驱动等驱动中。

网络接口设备发送和接收网络数据块，它并不对应文件系统节点，而是系统分配一个唯一的名字，比如eth0等，

网络设备使用BSD套接字与与用户程序交互信息，块设备和字符设备都通过 open/read/write与用户层交互。

linux内核跟windows内核一样都是十分复杂的，好在linux提供内核源代码，所以对linux的内核的深入研究可以通过阅读代码获得。

windows平台就没这么幸运了， 但是所有的基本概念，在现代操作系统中，都是通用的。

比如都有自旋锁，都有双向链表，都有内核线程，都有进程调度，都有内存分页等等。

linux驱动开发，不论从代码量或者概念的理解上，都要比windows驱动简单。

///test.c

int __init init_func(void)

{

///驱动初始化，

printk(KERN_INFO" init driver\n");

return 0;

}

void __exit exit_func(void)

{

//驱动卸载

printk(KERN_INFO"unload driver.\n");

}

module_init( init_func );

module_exit( exit_func );

MODULE_LICENSE("GPL");

/////////////////////////////////////////////////

如上就可以实现一个最简单的linux驱动模块， 如下编译成 test.ko

make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build SUBDIRS=$(shell pwd) modules

insmod test.ko //加载驱动模块

rmmod test //卸载驱动模块，

这估计是世界上最简单的代码了，所以不要以为linux驱动框架跟windows的一样复杂。

以下是实现一个简单的网卡驱动代码框架。

/// net_card.c

struct net_device* net = NULL;

int send_packet( struct sk_buff* skb, struct net_device* net)

{

//上层协议驱动发送数据

return 0;

}

int __init init_func(void)

{

///驱动初始化，

net = alloc_netdev( 0, "net_card%d", ether_setup);

net->init = net_init;

net->hard_start_xmit = send_packet ;

.....

register_netdev( net );

return 0;

}

void __exit exit_func(void)

{

//驱动卸载

unregister_netdev( net );

free_netdev( net );

printk(KERN_INFO"unload driver.\n");

}

module_init( init_func );

module_exit( exit_func );

MODULE_LICENSE("GPL");

//////////////////////////////////////////////

编译生成 net_card.ko，用insmod插入模块，

调用 ifconfig -a， 就会看到 一个名字叫 net_card0 的网卡出现，

实现一个网卡驱动框架就这么简单，简直比windows平台的网卡驱动框架简单多了。

为了要实现一个虚拟网卡驱动，需要把字符设备驱动和网卡接口驱动很好的融合起来，这里边牵涉到一些基本东西，

比如自旋锁，概念跟windows平台自旋锁一个意思。

还有重要的一点，就是如何把从网卡的数据传输给字符设备，

网卡驱动数据传输的一个核心的数据结构 sk_buff，以及与他相关的

skb_dequeue,skb_queue_head,skb_queue_len等函数实现此数据结构操作。

linux不同于windows驱动，windows利用IRP作为数据传输的基础，在windows驱动中，IRP几乎无处不在。

在windows派遣函数中，如有数据需要等待，可通过IoMarkIrpPending设置IRP为挂起状态，派遣函数直接返回STATUS_PENDING，

等有数据可读时，再完成这个挂起的IRP。

linux却不同，它使用等待队列的方式挂起当前进程，直到有数据可读为止。

简单说，就是到 linux字符设备驱动的 read回调函数中 ，调用 wait_event使得当前进程处于休眠，

直到另外函数发现有数据可读时，调用 wake_up唤醒休眠进程。

字符设备驱动的write回调函数中，构造 sk_buff结构，然后把数据copy进去，再调用 netif_rx通知上层协议接收。

可以看到，linux中网卡驱动比windows中NDIS驱动简单许多了，

windows提供了 NDIS概念，而且NDIS还分为协议驱动，中间驱动，网卡驱动，尤其复杂的是中间驱动。

linux也有网络数据包过滤驱动，但是他的实现框架也比windows的简单。

最后来一句： linux用牛刀杀牛，windows用牛刀杀鸡。