Linux内核分析 - 网络[一]：收发数据包的调用

内核版本：Linux-2.6.34网卡驱动：B4401什么是NAPINAPI是linux一套最新的处理网口数据的API，linux 2.5引入的，所以很多驱动并不支持这种操作方式。简单来说，NAPI是综合中断方式与轮询方式的技术。数据量很低与很高时，NAPI可以发挥中断方式与轮询方式的优点，性能较好。如果数据量不稳定，且说高不高说低不低，则NAPI会在两种方式切换上消耗不少时间，效率反而较低一些。相关阅读：Linux内核分析 - 网络[一]：收发数据包的调用 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-05/36063.htmLinux内核分析 - 网络[二]：网卡驱动接收报文 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-05/36064.htmLinux内核分析 - 网络[三]：从netif_receive_skb（）说起 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-05/36065.htmLinux内核分析 - 网络[四]：路由表 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-05/36065.htm 下面会用到netdev_priv（）这个函数，这里先讲解下，每个网卡驱动都有自己的私有的数据，来维持网络的正常运行，而这部分私有数据放在网络设备数据后面（内存概念上），这个函数就是通过dev来取得这部分私有数据，注间这部分私有数据不在dev结构体中，而是紧接在dev内存空间后。static inline void *netdev_priv（const struct net_device *dev）{ return （char *）dev + ALIGN（sizeof（struct net_device）, NETDEV_ALIGN）;} 弄清这个函数还得先清楚dev这个结构的分配alloc_netdev（） -> alloc_netdev_mq（）struct net_device *alloc_netdev_mq（int sizeof_priv, const char *name, void （*setup）（struct net_device *）, unsigned int queue_count）{ …… alloc_size = sizeof（struct net_device）; if （sizeof_priv） { /* ensure 32-byte alignment of private area */ alloc_size = ALIGN（alloc_size, NETDEV_ALIGN）; alloc_size += sizeof_priv; } /* ensure 32-byte alignment of whole construct */ alloc_size += NETDEV_ALIGN - 1; p = kzalloc（alloc_size, GFP_KERNEL）; if （！p） { printk（KERN_ERR "alloc_netdev: Unable to allocate device. "）; return NULL; } ……….}可以看到，dev在分配时，即在它的后面分配了private的空间，需要注意的是，这两部分都是4字节对齐的，如下图所示，padding是加入的的补齐字节：举个例子，假设sizeof（net_device）大小为31B，private大小45B，则实际分配空间如图所示： b44_interrupt（）：当有数据包收发或发生错误时，会产生硬件中断，该函数被触发struct b44 *bp = netdev_priv（dev）;取出网卡驱动的私有数据private，该部分数据位于dev数据后面istat = br32（bp, B44_ISTAT）;imask = br32（bp, B44_IMASK）;读出当前中断状态和中断屏蔽字 if （istat） { …… if （napi_schedule_prep（&bp->napi）） { bp->istat = istat; __b44_disable_ints（bp）; __napi_schedule（&bp->napi）; }设置NAPI为SCHED状态，记录当前中断状态，关闭中断，执行调度void __napi_schedule（struct napi_struct *n）{ unsigned long flags; local_irq_save（flags）; list_add_tail（&n->poll_list, &__get_cpu_var（softnet_data）.poll_list）; __raise_softirq_irqoff（NET_RX_SOFTIRQ）; local_irq_restore（flags）;}__get_cpu_var（）：得到当前CPU的偏移量，与多CPU有关将napi的poll_list加入到softnet_data队列尾部，然后引起软中断NET_RX_SOFTIRQ。似乎还没有真正的收发函数出现，别急；关于软中断的机制请参考资料，在net_dev_init（）[dev.c]中，注册了两个软中断处理函数，所以引起软中断后，最终调用了net_rx_action（）。open_softirq（NET_TX_SOFTIRQ, net_tx_action）;open_softirq（NET_RX_SOFTIRQ, net_rx_action）;下面来看下net_rx_action（）函数实现：static void net_rx_action（struct softirq_action *h）{ struct list_head *list = &__get_cpu_var（softnet_data）.poll_list; // [1] …… n = list_first_entry（list, struct napi_struct, poll_list）; // [2] …… work = 0; if （test_bit（NAPI_STATE_SCHED, &n->state）） { work = n->poll（n, weight）; // [3] trace_napi_poll（n）; }……}__get_cpu_var是不是很熟悉，在b44_interrupt（）中才向它的poll_list中加入了一个napi_struct；代码[2]很简单了，从poll_list的头中取出一个napi_struct，然后执行代码[3],调用poll（）函数；注意到这里在interrupt时，会向poll_list尾部加入一个napi_struct，并引起软中断，在软中断处理函数中，会从poll_list头部移除一个napi_struct，进行处理，理论上说，硬件中断加入的数据在其引起的软中断中被处理。poll函数实际指向的是b44_poll（），这是显而易见的，但具体怎样调用的呢？在网卡驱动初始化函数b44_init_one（）有这样一行代码：netif_napi_add（dev, &bp->napi, b44_poll, 64）;而netif_napi_add（）中初始化napi并将其加入dev的队列， napi->poll = poll;这行代码就是b44_poll赋给napi_poll，所以在NET_RX_SOFTIRQ软中断处理函数net_rx_action（）中执行的b44_poll（）。怎么到这里都还没有收发数据包的函数呢！b44_poll（）就是轮询中断向量，查找出引起本次操作的中断；static int b44_poll（struct napi_struct *napi, int budget）{ …… if （bp->istat & （ISTAT_TX | ISTAT_TO）） b44_tx（bp）; …… if （bp->istat & ISTAT_RX） work_done += b44_rx（bp, budget）; if （bp->istat & ISTAT_ERRORS） ……}可以看到，查询了四种中断：ISTAT_TX、ISTAT_TO、ISTAT_RX、ISTAT_ERRORS#define ISTAT_TO 0x00000080 /* General Purpose Timeout */#define ISTAT_RX 0x00010000 /* RX Interrupt */#define ISTAT_TX 0x01000000 /* TX Interrupt */#define ISTAT_ERRORS （ISTAT_DSCE|ISTAT_DATAE|ISTAT_DPE|ISTAT_RDU|ISTAT_RFO|ISTAT_TFU）如果是TX中断，则调用b44_tx发送数据包；如果是RX中断，则调用b44_rx接收数据包。至此，从网卡驱动收发数据包的调用就是如此了。最后，给个总结性的图：