Linux Kernel TCP/IP Stack — L1 Layer — Physical NIC

Posted 2021-08-12 范桂飓

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• 网卡与网卡适配器
• 网卡的组成
• 网卡的工作原理
• 基于 DMA 的 NIC I/O 模型

网卡与网卡适配器

我们知道计算机的输入输出系统由外部硬件设备（e.g. 网卡）及其与主机之间的控制部件（e.g. 网卡驱动）所构成，其中控制部件常被称为设备控制器、设备适配器、设备驱动或 I/O 接口，主要负责控制并实现主机与外设之间的数据传输。

在本文中，网卡指物理网络设备卡、网卡适配器指网卡设备控制器，即安装在操作系统上的网络设备驱动。

网络设备驱动在 Linux 内核中是以内核模块的形式存在的。所以对于网卡驱动的初始化，同样需要提供一个内核模块初始化函数来完成的，初始化网络设备的硬件寄存器、配置 DMA 以及初始化相关内核变量等。

设备初始化函数在内核模块被加载时调用，包括：

1. 初始化 PHY 模块，包括设置双工/半双工运行模式、设备运行速率和自协商模式等。
2. 初始化 MAC 模块，包括设置设备接口模式等。
3. 初始化 DMA 模块，包括建立 BD（Buffer descriptor）表、设置 BD 属性以及给 BD 分配缓存等。

网卡的组成

网卡工作在物理层和数据链路层，主要由 PHY/MAC 芯片、Tx/Rx FI