网络数据包收发流程(一)：从驱动到协议栈

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1、网络数据包收发流程(一)：从驱动到协议栈 2011-06-2711:28:20分类： LINUX早就想整理网络数据包收发流程了，一直太懒没动笔。今天下决心写了一、硬件环境intel82546：PHY与MAC集成在一起的PCI网卡芯片，很强大bcm5461：  PHY芯片，与之对应的MAC是TSECTSEC：     ThreeSpeedEthernetController，三速以太网控制器，PowerPc架构CPU里面的MAC模块           注意,TSEC内部有DMA子模块  话说现在的CPU越来越牛叉了，什么功能都往里面加，最常见的如MAC功能。

2、TSEC只是MAC功能模块的一种，其他架构的cpu也有和TSEC类似的MAC功能模块。这些集成到CPU芯片上的功能模块有个学名，叫平台设备，即platformdevice。二、网络收包原理网络驱动收包大致有3种情况：noNAPI：mac每收到一个以太网包，都会产生一个接收中断给cpu，即完全靠中断方式来收包         缺点是当网络流量很大时，cpu大部分时间都耗在了处理mac的中断。netpoll：在网络和I/O子系统尚不能完整可用时，模拟了来自指定设备的中断，即轮询收包。        缺点是实时性差NAPI：采用中断+轮询的方式：mac收到一个包来

3、后会产生接收中断，但是马上关闭。      直到收够了netdev_max_backlog个包（默认300），或者收完mac上所有包后，才再打开接收中断       通过sysctl来修改 net.core.netdev_max_backlog      或者通过proc修改/proc/sys/net/core/netdev_max_backlog下面只写内核配置成使用NAPI的情况，只写TSEC驱动。（非NAPI的情况和PCI网卡驱动以后再说）内核版本linux2.6.24三、NAPI相关数据结构每个网络设备（MAC层）都有自己的net_device数据结

4、构，这个结构上有napi_struct。每当收到数据包时，网络设备驱动会把自己的napi_struct挂到CPU私有变量上。这样在软中断时，net_rx_action会遍历cpu私有变量的poll_list，执行上面所挂的napi_struct结构的poll钩子函数,将数据包从驱动传到网络协议栈。四、内核启动时的准备工作4.1初始化网络相关的全局数据结构，并挂载处理网络相关软中断的钩子函数start_kernel()   -->rest_init()      -->do_basic_setup()         -->do_initcall       

5、      -->net_dev_init__init net_dev_init(){   //每个CPU都有一个CPU私有变量_get_cpu_var(softnet_data)   //_get_cpu_var(softnet_data).poll_list很重要，软中断中需要遍历它的   for_each_possible_cpu(i){       structsoftnet_data*queue;       queue=&per_cpu(softnet_data,i);       skb_queue_head_init(&queue->inpu

6、t_pkt_queue);       queue->completion_queue=NULL;        INIT_LIST_HEAD(&queue->poll_list);       queue->backlog.poll=process_backlog;       queue->backlog.weight=weight_p;   }   open_softirq(NET_TX_SOFTIRQ, net_tx_action,NULL); //在软中断上挂网络发送handler   open_softirq(NET_RX_SOFTIRQ, ne

7、t_rx_action,NULL); //在软中断上挂网络接收handler}   4.2加载网络设备的驱动NOTE：这里的网络设备是指MAC层的网络设备，即TSEC和PCI网卡（bcm5461是phy）在网络设备驱动中创建net_device数据结构，并初始化其钩子函数open(),close()等挂载TSEC的驱动的入口函数是 gfar_probe//平台设备TSEC的数据结构staticstructplatform_drivergfar_driver={   .probe= gfar_probe,   .remove=gfar_remove,   .d

8、river={       .name="fsl-g