Linux网络设备驱动之网络连接状态

Posted 2020-12-18 王楼小子

　　网络适配器硬件电路可以检测出链路上是否有载波，载波反映了网络的连接是否正常。网络设备驱动可以通过 netif_carrier_on() 和 netif_carrier_off() 函数改变设备的连接状态，如果驱动检测到连接状态发生变化，也应该以 netif_carrier_on() 和 netif_carrier_off() 函数显式地通知内核。

　　除了 netif_carrier_on() 和 netif_carrier_off() 函数以外，另一个函数 netif_carrier_ok() 可用于向调用者返回链路上的载波信号是否存在。

　　这几个函数都接收一个 net_device 设备结构体指针作为参数，原型分别为：

 1 /**
 2  *    netif_carrier_on - set carrier
 3  *    @dev: network device
 4  *
 5  * Device has detected that carrier.
 6  */
 7 void netif_carrier_on(struct net_device *dev)
 8 {
 9     if (test_and_clear_bit(__LINK_STATE_NOCARRIER, &dev->state)) {
10         if (dev->reg_state == NETREG_UNINITIALIZED)
11             return;
12         atomic_inc(&dev->carrier_changes);
13         linkwatch_fire_event(dev);
14         if (netif_running(dev))
15             __netdev_watchdog_up(dev);
16     }
17 }
18 
19 
20 /**
21  *    netif_carrier_off - clear carrier
22  *    @dev: network device
23  *
24  * Device has detected loss of carrier.
25  */
26 void netif_carrier_off(struct net_device *dev)
27 {
28     if (!test_and_set_bit(__LINK_STATE_NOCARRIER, &dev->state)) {
29         if (dev->reg_state == NETREG_UNINITIALIZED)
30             return;
31         atomic_inc(&dev->carrier_changes);
32         linkwatch_fire_event(dev);
33     }
34 }
35 
36 
37 /**
38  *    netif_carrier_ok - test if carrier present
39  *    @dev: network device
40  *
41  * Check if carrier is present on device
42  */
43 static inline bool netif_carrier_ok(const struct net_device *dev)
44 {
45     return !test_bit(__LINK_STATE_NOCARRIER, &dev->state);
46 }

　　在网络设备驱动程序中可采取一定的手段来检测和报告链路状态，最常见的方法是采用中断，其次可以设置一个定时器来对链路状态进行周期性的检查。当定时器到期之后，在定时器处理函数中读取物理设备的相关寄存器以获得载波状态，从而更新设备的连接状态，如下代码所示：

 1 /*
 2  *  网络设备驱动用定时器周期性检查链路状态
 3  */
 4 
 5 static void xxx_timer(unsigned long data)
 6 {
 7     struct net_device *dev = (struct net_device *)data;
 8     u16 link;
 9     ···
10     if (!(dev->flags & IFF_UP))
11         goto set_timer;
12 
13     /* 获得物理上的连接状态 */
14     if（link = xxx_chk_link(dev)） {
15         if (!(dev->flags & IFF_RUNNING)) {
16             netif_carrier_on(dev);
17             dev->flags |= IFF_RUNNING;
18             printk(KERN_DEBUG "%s: link up
", dev->name);   
19         }
20     } else {
21         if (dev->flags & IFF_RUNNING) {
22             netif_carrier_off(dev);
23             dev->flags &= ~IFF_RUNNING;
24             printk(KERN_DEBUG "%s: link down
", dev->name);
25         }
26     }
27 
28 set_timer:
29     priv->timer.expires = jiffies + 1 * Hz;
30     priv->timer.data = (unsigned long)dev;
31     priv->timer.function = &xxx_timer;  /* timer handler */
32     add_timer(&priv->timer); 
33 }     

　　上述代码第 14 行调用 xxx_chk_link() 函数来读取网络适配器硬件的相关寄存器，以获得链路连接状态，具体实现由硬件决定。当链路连接上时，第 16 行的 netif_carrier_on() 函数显式地通知内核链路正常；反之，第 22 行的 nerif_carrier_off() 同样显式地通知内核链路失去连接。

　　此外，从上述源代码还可以看出，定时器处理函数会不停地利用第 28 ~ 32行代码启动新的定时器以实现周期性检测的目的。最初启动定时器的地方在哪呢？？很显然，它最适合在设备的打开函数中完成，如下代码所示：

 1 /*
 2  *  在网络设备驱动的打开函数中初始化定时器
 3  */
 4 
 5 static int xxx_open(struct net_device *dev)
 6 {
 7     struct xxx_priv *priv = netdev_priv(dev);
 8 
 9     
10     ···
11     priv->timer.expires = jiffies + 3 * Hz;
12     priv->timer.data = (unsigned long)dev;
13     priv->timer.function = &xxx_timer; /* 定时器处理函数 */
14     ···
15 }