linux操作系统网络驱动程序编写.txt

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就是1/HZ。Intel平台jiffies的单位是1/100秒，这就是系统所能分辨的最小时间 
间隔了。所以expires/HZ就是以秒为单位的这个时钟的周期。 
Function就是时间到了以后的回调函数，它的参数就是timer_list中的data。 
Data这个参数在初始化时钟的时候赋值，一般赋给它设备的device结构指针。 
在预置时间到系统调用function，同时系统把这个time_list从定时队列里清 
除。所以如果需要一直使用定时函数，要在function里再次调用add_timer()把这 




个timer_list加进定时队列。 

2.4.4　I/O 
I/O端口的存取使用： 
inline　unsigned　int　inb(unsigned　short　port); 
inline　unsigned　int　inb_p(unsigned　short　port); 
inline　void　outb(char　value,　unsigned　short　port); 
inline　void　outb_p(char　value,　unsigned　short　port); 
在include/adm/io.h里定义。 
Inb_p()、outb_p()与inb()、outb_p()的不同在于前者在存取I/O时有等待 
(pause)一适应慢速的I/O设备。 
为了防止存取I/O时发生冲突，Linux提供对端口使用情况的控制。在使用端口 
之前，可以检查需要的I/O是否正在被使用，如果没有，则把端口标记为正在使用， 
使用完后再释放。系统提供以下几个函数做这些工作。 
Int　check_region(unsigned　int　from,　unsigned　int　extent); 
void　request_region(unsigned　int　from,　unsigned　int　extent,const　char　*name); 
void　release_region(unsigned　int　from,　unsigned　int　extent); 
其中的参数from表示用到的I/O端口的起始地址，extent标明从from开始的端 
口数目。Name为设备名称。 

2.4.5　中断打开关闭 
系统提供给驱动程序开放和关闭响应中断的能力。是在include/asm/system.h 
中的两个定义。 
#define　cli()　__asm__　__volatile__　("cli"::) 
#define　sti()　__asm__　__volatile__　("sti"::) 

2.4.6　打印信息 
类似普通程序里的printf()，驱动程序要输出信息使用printk()。在include 
/linux/kernel.h里声明。 
Int　printk(const　char*　fmt,　...); 
其中fmt是格式化字符串。...是参数。都是和printf()格式一样的。 

2.4.7　注册驱动程序 
如果使用模块(module)方式加载驱动程序，需要在模块初始化时把设备注册 
到系统设备表里去。不再使用时，把设备从系统中卸除。定义在drivers/net/net_init.h 
里的两个函数完成这个工作。 
Int　register_netdev(struct　device　*dev); 
void　unregister_netdev(struct　device　*dev); 
dev就是要注册进系统的设备结构指针。在register_netdev()时，dev结构一 
般填写前面11项，即到init，后面的暂时可以不用初始化。最重要的是name指针和 
init方法。Name指针空(NULL)或者内容为'\0'或者name[0]为空格(space)，则系统 
把你的设备做为以太网设备处理。以太网设备有统一的命名格式，ethX。对以太网 
这么特别对待大概和Linux的历史有关。 
Init方法一定要提供，register_netdev()会调用这个方法让你对硬件检测和 
设置。 
Register_netdev()返回0表示成功，非0不成功。 

2.4.8　sk_buff 
Linux网络各层之间的数据传送都是通过sk_buff。Sk_buff提供一套管理缓冲 
区的方法，是Linux系统网络高效运行的关键。每个sk_buff包括一些控制方法和一 
块数据缓冲区。控制方法按功能分为两种类型。一种是控制整个buffer链的方法， 
另一种是控制数据缓冲区的方法。Sk_buff组织成双向链表的形式，根据网络应用 
的特点，对链表的操作主要是删除链表头的元素和添加到链表尾。Sk_buff的控制 
方法都很短小以尽量减少系统负荷。(translated　from　article　written　by　Alan 
Cox) 
常用的方法包括： 
.alloc_skb()　申请一个sk_buff并对它初始化。返回就是申请到的sk_buff。 
.dev_alloc_skb()类似alloc_skb，在申请好缓冲区后，保留16字节的帧头空 
间。主要用在Ethernet驱动程序。 
.kfree_skb()　释放一个sk_buff。 
.skb_clone()　复制一个sk_buff，但不复制数据部分。 
.skb_copy()完全复制一个sk_buff。 
.skb_dequeue()　从一个sk_buff链表里取出第一个元素。返回取出的sk_buff， 
如果链表空则返回NULL。这是常用的一个操作。 
.skb_queue_head()　在一个sk_buff链表头放入一个元素。 
.skb_queue_tail()　在一个sk_buff链表尾放入一个元素。这也是常用的一个 
操作。网络数据的处理主要是对一个先进先出队列的管理，skb_queue_tail() 
和skb_dequeue()完成这个工作。 
.skb_insert()　在链表的某个元素前插入一个元素。 
.skb_append()　在链表的某个元素后插入一个元素。一些协议(如TCP)对没按 
顺序到达的数据进行重组时用到skb_insert()和skb_append()。 

.skb_reserve()　在一个申请好的sk_buff的缓冲区里保留一块空间。这个空间 
一般是用做下一层协议的头空间的。 
.skb_put()　在一个申请好的sk_buff的缓冲区里为数据保留一块空间。在 
alloc_skb以后，申请到的sk_buff的缓冲区都是处于空(free)状态，有一个 
tail指针指向free空间，实际上开始时tail就指向缓冲区头。Skb_reserve() 
在free空间里申请协议头空间，skb_put()申请数据空间。见下面的图。 
.skb_push()　把sk_buff缓冲区里数据空间往前移。即把Head　room中的空间移 
一部分到Data　area。 
.skb_pull()　把sk_buff缓冲区里Data　area中的空间移一部分到Head　room中。 

-------------------------------------------------- 
|　Tail　room(free)　| 
-------------------------------------------------- 
After　alloc_skb() 

-------------------------------------------------- 
|　Head　room　|　Tail　room(free)　| 
-------------------------------------------------- 
After　skb_reserve() 

-------------------------------------------------- 
|　Head　room　|　Data　area　|　Tail　room(free)　| 
-------------------------------------------------- 
After　skb_put() 

-------------------------------------------------- 
|Head|　skb_　|　Data　|　Tail　room(free)　| 
|room|　push　|　|　| 
|　|　Data　area　|　| 
-------------------------------------------------- 
After　skb_push() 

-------------------------------------------------- 
|　Head　|　skb_　|　Data　area　|　Tail　room(free)　| 
|　|　pull　|　|　| 
|　Head　room　|　|　| 
-------------------------------------------------- 
After　skb_pull() 






三.编写Linux网络驱动程序中需要注意的问题 

3.1　中断共享 
Linux系统运行几个设备共享同一个中断。需要共享的话，在申请的时候指明 
共享方式。系统提供的request_irq()调用的定义： 
int　request_irq(unsigned　int　irq, 
void　(*handler)(int　irq,　void　*dev_id,　struct　pt_regs　*regs), 
unsigned　long　irqflags, 
const　char　*　devname, 
void　*dev_id); 
如果共享中断，irqflags设置SA_SHIRQ属性，这样就允许别的设备申请同一个 
中断。需要注意所有用到这个中断的设备在调用request_irq()都必须设置这个属 
性。系统在回调每个中断处理程序时，可以用dev_id这个参数找到相应的设备。一 
般dev_id就设为device结构本身。系统处理共享中断是用各自的dev_id参数依次调 
用每一个中断处理程序。 

3.2　硬件发送忙时的处理 
主CPU的处理能力一般比网络发送要快，所以经常会遇到系统有数据要发，但 
上一包数据网络设备还没发送完。因为在Linux里网络设备驱动程序一般不做数据 
缓存，不能发送的数据都是通知系统发送不成功，所以必须要有一个机制在硬件不 
忙时及时通知系统接着发送下面的数据。 
一般对发送忙的处理在前面设备的发送方法(hard_start_xmit)里已经描述过， 
即如果发送忙，置tbusy为1。处理完发送数据后，在发送结束中断里清tbusy，同 
时用mark_bh()调用通知系统继续发送。 
但在具体实现我的驱动程序时发现，这样的处理系统好象并不能及时地知道硬 
件已经空闲了，即在mark_bh()以后，系统要等一段时间才会接着发送。造成发送 
效率很低。2M线路只有10%不到的使用率。内核版本为2.0.35。 
我最后的实现是不把tbusy置1，让系统始终认为硬件空闲，但是报告发送不成 
功。系统会一直尝试重发。这样处理就运行正常了。但是遍循内核源码中的网络驱 
动程序，似乎没有这样处理的。不知道症结在哪里。 

3.3　流量控制(flow　control) 
网络数据的发送和接收都需要流量控制。这些控制是在系统里实现的，不需要 
驱动程序做工作。每个设备数据结构里都有一个参数dev->tx_queue_len，这个参数 
标明发送时最多缓存的数据包。在Linux系统里以太网设备(10/100Mbps) 
tx_queue_len一般设置为100，串行线路(异步串口)为10。实际上如果看源码可以 
知道，设置了dev->tx_queue_len并不是为缓存这些数据申请了空间。这个参数只是 
在收到协议层的数据包时判断发送队列里的数据是不是到了tx_queue_len的限度， 
以决定这一包数据加不加进发送队列。发送时另一个方面的流控是更高层协议的发 
送窗口(TCP协议里就有发送窗口)。达到了窗口大小，高层协议就不会再发送数据。 
接收流控也分两个层次。Netif_rx()缓存的数据包有限制。另外高层协议也会 
有一个最大的等待处理的数据量。 

发送和接收流控处理在net/core/dev.c的do_dev_queue_xmit()和netif_rx() 
中。 

3.4　调试 
很多Linux的驱动程序都是编译进内核的，形成一个大的内核文件。但对调试 
来说，这是相当麻烦的。调试驱动程序可以用module方式加载。支持模块方式的 
驱动程序必须提供两个函数：int　init_module(void)和void　cleanup_module(void)。 
Init_module()在加载此模块时调用，在这个函数里可以register_netdev()注册 
设备。Init_module()返回0表示成功，返回负表示失败。Cleanup_module()在驱动 
程序被卸载时调用，清除占用的资源，调用unregister_netdev()。 
模块可以动态地加载、卸载。在2.0.xx版本里，还有kerneld自动加载模块， 
但是2.2.xx中已经取消了kerneld。手工加载使用insmod命令，卸载用rmmod命令， 
看内核中的模块用lsmod命令。 
编译驱动程序用gcc，主要命令行参数-DKERNEL　-DMODULE。并且作为模块加载 
的驱动程序，只编译成obj形式(加-c参数)。编译好的目标文件放在/lib/modules 
/2.x.xx/misc下，在启动文件里用insmod加载。 


四.进一步的阅读 
Linux程序设计资料可以从网上获得。这就是开放源代码的好处。并且没有什 
么“未公开的秘密”。我编写驱动程序时参阅的主要资料包括： 
Linux内核源代码 
<>　by　Michael　K.　Johnson 
<>　by　Ori　Pomerantz 
<>　by　olly　in　BBS水木清华站 
可以选择一个模板作为开始，内核源代码里有一个网络驱动程序的模板， 
drivers/net/skeleton.c。里面包含了驱动程序的基本内容。但这个模板是以以太 
网设备为对象的，以太网的处理在Linux系统里有特殊“待遇”，所以如果不是以 
太网设备，有些细节上要注意，主要在初始化程序里。 
最后，多参照别人写的程序，听听其他开发者的经验之谈大概是最有效的帮助 
了。