8139too.c网卡驱动简单分析

Posted 2020-07-02

      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。