Linux网络设备驱动之数据发送流程（五）

　　从网络设备驱动的结构分析可知，Linux 网络子系统在发送数据包时，会调用驱动程序提供的 hard_start_transmit( ) 函数，该函数用于启动数据包的发送。在设备初始化的时候，这个函数指针需被初始化以指向设备的 xxx_tx( )函数。

　　网络设备驱动完成数据包发送的流程如下。

网络设备驱动程序从上层协议传递过来的 sk_buff 参数获得数据包的有效数据和长度，将有效数据放入临时缓冲区。
对于以太网，如果有效数据的长度小于以太网冲突检测所要求数据帧的最小长度ETH_ZLEN，则给临时缓冲区的末尾填充 0。
设置硬件的寄存器，驱使网络设备进行数据发送操作。

　　完成上述3个步骤的网络设备驱动程序的数据包发送函数模板如下所示：

int xxx_tx(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
    int len;
    char *data, shortpkt[ETH_ZLEN];
    if (xxx_send_available(···)) {     /* 发送队列未满，可以发送 */
        /* 获得有效数据指针和长度*/
        data = skb->data;
        len = skb->len;
        if (len < ETH_ZLEN) {
            /* 如果帧长小于以太网帧最小长度， 补0 */
            memset(shortpkt, 0, ETH_ZELN);
            memcpy(shortpkt, skb->data, skb->len);
            len = ETH_ZLEN;
            data = shortpkt;
        } 

        dev->trans_start = jiffies;  /* 记录发送时间戳 */
        
        if (avail) {   /* 设置硬件寄存器，让硬件把数据包发送出去 */
            xxx_hw_tx(data, len, dev);
        } else {
            netif_stop_queue(dev);
            ···   
        }
    }
}

　　这里特别要强调 netif_stop_queue( ) 的调用，当发送队列为满或因其他原因来不及发送当前上层传下来的数据包时，则调用此函数阻止上层继续向网络设备驱动传递数据包。当忙于发送的数据包被发送完成后，在以 TX 结束的中断处理中，应该调用 netif_wake_queue( ) 唤醒被阻塞的上层，以启动它继续向网络设备驱动传送数据包。

　　当数据传输超时时，意味着当前的发送操作失败或硬件已陷入未知状态，此时，数据包发送超时处理函数 xxx_tx_timeout( ) 将被调用。这个函数也需要调用由 Linux 内核提供的netif_wake_queue( ) 函数以重新启动设备发送队列，如下代码所示:

/*
 * 网络设备驱动程序的数据包发送超时函数模板
 */

void xxx_tx_timeout(struct net_device *dev)
{
    ···
    netif_wake_queue(dev);   /* 重新启动设备发送队列 */   
}

　　从以上内容可知， netif_wake_queue( ) 和 netif_stop_queue( ) 是数据发送流程中要调用的两个非常重要的函数，分别用于唤醒和阻止上层向下传送数据包，他们的原型定义于 include/linux/netdevice.h，如下：

void netif_tx_wake_queue(struct netdev_queue *dev_queue)
{
    if (test_and_clear_bit(__QUEUE_STATE_DRV_XOFF, &dev_queue->state)) {
        struct Qdisc *q;

        rcu_read_lock();
        q = rcu_dereference(dev_queue->qdisc);
        __netif_schedule(q);
        rcu_read_unlock();
    }
}

/**
 *    netif_wake_queue - restart transmit
 *    @dev: network device
 *
 *    Allow upper layers to call the device hard_start_xmit routine.
 *    Used for flow control when transmit resources are available.
 */
static inline void netif_wake_queue(struct net_device *dev)
{
    netif_tx_wake_queue(netdev_get_tx_queue(dev, 0));
}



static inline void netif_tx_stop_queue(struct netdev_queue *dev_queue)
{
    if (WARN_ON(!dev_queue)) {
        pr_info("netif_stop_queue() cannot be called before register_netdev()\n");
        return;
    }
    set_bit(__QUEUE_STATE_DRV_XOFF, &dev_queue->state);
}

/**
 *    netif_stop_queue - stop transmitted packets
 *    @dev: network device
 *
 *    Stop upper layers calling the device hard_start_xmit routine.
 *    Used for flow control when transmit resources are unavailable.
 */
static inline void netif_stop_queue(struct net_device *dev)
{
    netif_tx_stop_queue(netdev_get_tx_queue(dev, 0));
}

Linux网络设备驱动之数据发送流程（五）

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