网卡驱动程序框架网卡驱动程序收发功能 : 只要把上层的数据发给网卡, 从网卡来的数据构造成包给上层即可网卡只需要 socket 编程, 不需要打开某设备驱动程序都是以面向对象的思想写的, 都有相关的结构体编程步骤 1, 分配某结构体 :net_device 2, 设置结构体 1, 提供一个

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衣荣
5 years ago
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1 网名鱼树的学员聂龙浩, 学习韦东山 Linux 视频第 2 期时所写的笔记很详细, 供大家参考也许有错漏, 请自行分辨目录网卡驱动程序框架... 2 网卡驱动程序收发功能 :... 2 编程步骤 > 设置 net_device 结构 : > 硬件相关设置... 2 接收到数据要做的事情 :... 3 发包函数 :... 3 写一个虚拟网卡驱动 : , 分配 net_device 结构 :... 3 测试 :... 5 网卡驱动程序框架 :... 5 怎么写网卡驱动程序?... 6 测试 1th/2th:... 6 网卡驱动程序编写测试 DM9000C 驱动程序 : 把 dm9dev9000c.c 放到内核的 drivers/net 目录下修改 drivers/net/makefile make uimage 使用 NFS 启动... 13

2 网卡驱动程序框架网卡驱动程序收发功能 : 只要把上层的数据发给网卡, 从网卡来的数据构造成包给上层即可网卡只需要 socket 编程, 不需要打开某设备驱动程序都是以面向对象的思想写的, 都有相关的结构体编程步骤 1, 分配某结构体 :net_device 2, 设置结构体 1, 提供一个发包函数 :hard_start_xmit() 2, 提供收包的功能 : net_interrupt(int irq, void *dev_id)-->netif_rx(skb); 收到数据后, 网卡里面一般都有中断程序在中断程序中有一个上报数据的函数 3, 注册结构体 :register_netdev(dev) 真实驱动中使用的是此注册函数 4, 硬件相关操作看内核中的 cs89x.c 这个真实的网卡驱动程序 : int init init_module(void) --> 分配一个 net_device 结构体 struct net_device *dev = alloc_etherdev(sizeof(struct net_local)); --->alloc_netdev(sizeof_priv, "eth%d", ether_setup); 分配时用了 eth%d 这样的名字 --> 设置 net_device 结构 : MAC 地址, 硬件相关操作 dev->dev_addr[0] = 0x08; dev->dev_addr[1] = 0x89; dev->dev_addr[2] = 0x89; dev->dev_addr[3] = 0x89; dev->dev_addr[4] = 0x89; dev->dev_addr[5] = 0x89; // 以上为 MAC 地址 --> 硬件相关设置 -->ret = cs89x0_probe1(dev, io, 1); -->net_device 结构中有 open,read 等函数 dev->open = net_open; dev->stop = net_close; dev->tx_timeout = net_timeout; dev->watchdog_timeo = HZ; dev->hard_start_xmit = net_send_packet; // 硬件启动传输这是发包函数 dev->get_stats = net_get_stats; dev->set_multicast_list = set_multicast_list; dev->set_mac_address = set_mac_address;

3 -->retval = register_netdev(dev); 接收到数据要做的事情 : irqreturn_t net_interrupt(int irq, void *dev_id) -->net_rx(dev); --> 从硬件芯片里读出来 status = readword(ioaddr, RX_FRAME_PORT); length = readword(ioaddr, RX_FRAME_PORT); -->skb = dev_alloc_skb(length + 2); 分配一个 skb 缓冲 -->netif_rx(skb); -->netif_wake_queue(dev); 发送完数据后就唤醒队列发包函数 : int net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev) 接收到包后是上报了一个 sk_buff 缓冲 (netif_rx(skb)) sk_buff 结构是纽带, 运用 hard_start_xmit() 和 netif_rx() : 应用层构造好一个包后, 放到 skb_buff 结构交给网卡驱动, 调用 hard_start_xmit() 来发送网卡在中断程序中收到数据后, 从芯片里把数据读出来构造一个 skb_buff 结构数据, 调用 netif_rx() 上报数据给应用层 -->netif_stop_queue(dev); 先停止队列 --> 将 skb_buff 中数据写到网卡芯片 : writeword(dev->base_addr, TX_CMD_PORT, lp->send_cmd); writeword(dev->base_addr, TX_LEN_PORT, skb->len); writewords(dev->base_addr, TX_FRAME_PORT,skb->data,(skb->len+1) >>1); -->dev_kfree_skb (skb); 然后释放 skb_buff 写一个虚拟网卡驱动 : 1, 分配 net_device 结构 : net_device *alloc_netdev(int sizeof_priv, const char *name,void (*setup)(struct net_device *)) //1, 分配 net_device 结构体 vnet_dev = alloc_netdev(0, "vnet%d", ether_setup); 直接用 alloc_netdev() 自忆定义网卡的名字为 vent%d. 其中 ether_setup 是默认的设置函数 sizeof_priv 是私有数据, 我们的这里定义私有数据为 0. 内核中经常会在只分配一个结构体的时候多分配一个内存这块内存就是用来存放自已的私有数据

4 这里不需要私有信息, 所以直接分配 "net_device" 结构中没有分配私有数据空间, 上面指为了 0 这就是最简单的网卡驱动程序

$网络七层模型 ) --------------- --------------- hard_start_xmit /\ \/ netif_rx sk_buff --------------- 硬件相关的驱动程序 ( 要提供 hard_start_xmit, 有数据时要用 netif_rx 上报 )$

5 要用上面的 register_netdev() 来注册, 里面获得锁后用 register_netdevice() 来注册测试 : 网卡驱动程序框架 : app: socket 编程若干层网络协议 -- 纯软件 ( 网络七层模型 ) hard_start_xmit /\ \/ netif_rx sk_buff 硬件相关的驱动程序 ( 要提供 hard_start_xmit, 有数据时要用 netif_rx 上报 )

6 硬件怎么写网卡驱动程序? 1. 分配一个 net_device 结构体 2. 设置 : 2.1 发包函数 : hard_start_xmit 2.2 收到数据时 ( 在中断处理函数里 ) 用 netif_rx 上报数据 2.3 其他设置 3. 注册 : register_netdev 测试 1th/2th: 1. insmod virt_net.ko 3065 行错误 :

7 想获得一把锁, 但没有成功而真实的注册函数 register_netdev() 中有获得锁和解锁的过程 2. ifconfig vnet ifconfig // 查看

3. ping 3.3.3.3 // 成功 ping 应用程序可以 ping 通自已, 说明 ping 从应用程序中进来, 没有经过网卡驱动层直接从应用程序返回了这说明 IP 是纯软件的概念 ping 3.3.3.4 // 死机 ping 时会调用 dev_hard_start_xmit 函数

$*skb,struct net_device *dev) {// 里面什么也没做, 只是打印出此函数被调用的次数 static int cnt = 0; printk("virt_net_sendpacket = %d\n",++cnt); return 0; } 重新编译驱动后再 ping:$

8 3. ping // 成功 ping 应用程序可以 ping 通自已, 说明 ping 从应用程序中进来, 没有经过网卡驱动层直接从应用程序返回了这说明 IP 是纯软件的概念 ping // 死机 ping 时会调用 dev_hard_start_xmit 函数但这个函数没有提供, 故死机了加上发包函数后, 会发现可以 ping 了 : //2, 设置 vnet_dev->hard_start_xmit = virt_net_sendpacket; static int virt_net_sendpacket (struct sk_buff *skb,struct net_device *dev) {// 里面什么也没做, 只是打印出此函数被调用的次数 static int cnt = 0; printk("virt_net_sendpacket = %d\n",++cnt); return 0; } 重新编译驱动后再 ping: 上面发送了 6 个数据包, 但统计信息里显示还是 0 个在 net_dev 结构体中有统计信息成员 : struct net_device { struct net_device_stats* (*get_stats)(struct net_device *dev); struct net_device_stats stats; }

9 再编译后测试 : 把数据写入网卡后, 网卡并不是立即全部发送出去网卡发送完数据后会产生一个中断

一开始是 MAC 头 : 收发数据包的 MAC 头要对调 / 从硬件读出 / 保存数据 /* 对调 " 源

memcpy(ethhdr->h_dest, ethhdr->h_source, ETH_ALEN);//

10 一开始是 MAC 头 : 收发数据包的 MAC 头要对调 / 从硬件读出 / 保存数据 /* 对调 " 源 / 目的 " 的 mac 地址 */ ethhdr = (struct ethhdr *)skb->data; // 数据放在 skb 的 data 中 memcpy(tmp_dev_addr, ethhdr->h_dest, ETH_ALEN); // 将目的 MAC 拷贝到临时数组中. memcpy(ethhdr->h_dest, ethhdr->h_source, ETH_ALEN);// 将源目的 MAC 对调 memcpy(ethhdr->h_source, tmp_dev_addr, ETH_ALEN); // 对调源目的 MAC

11 接着 IP 头也要对调, 将 ping 包的类型修改为回复 : /* 对调 " 源 / 目的 " 的 ip 地址 */ ih = (struct iphdr *)(skb->data + sizeof(struct ethhdr)); saddr = &ih->saddr; daddr = &ih->daddr; tmp = *saddr; *saddr = *daddr; *daddr = tmp; // 源 IP 放到 tmp // 指针所指内容交换 //((u8 *)saddr)[2] ^= 1; /* change the third octet (class C) */ //((u8 *)daddr)[2] ^= 1; type = skb->data + sizeof(struct ethhdr) + sizeof(struct iphdr); //printk("tx package type = %02x\n", *type); // 修改类型, 原来 0x8 表示 ping *type = 0; /* 0 表示 reply */ 重新计算校验码 : ih->check = 0; /* and rebuild the checksum (ip needs it) */ ih->check = ip_fast_csum((unsigned char *)ih,ih->ihl); // 校验码要重新计算

12 重新编译并测试 :

13 网卡驱动程序编写测试 DM9000C 驱动程序 : 1. 把 dm9dev9000c.c 放到内核的 drivers/net 目录下 2. 修改 drivers/net/makefile 把 obj-$(config_dm9000) += dm9000.o 改为 obj-$(config_dm9000) += dm9dev9000c.o 3. make uimage 使用新内核启动 4. 使用 NFS 启动或 ifconfig eth ping