一、Linux内核网络驱动处理流程

1. net_device结构体的申请与释放

net_device结构体实例可以通过动态申请：

#define alloc_netdev(sizeof_priv, name, name_assign_type, setup) \
	alloc_netdev_mqs(sizeof_priv, name, name_assign_type, setup, 1, 1)

#define alloc_netdev_mq(sizeof_priv, name, name_assign_type, setup, count) \
	alloc_netdev_mqs(sizeof_priv, name, name_assign_type, setup, count, \
			 count)

这两个宏底层调用的函数都是alloc_netdev_mqs，原型如下：

struct net_device *alloc_netdev_mqs(int sizeof_priv, const char *name,
				    unsigned char name_assign_type,
				    void (*setup)(struct net_device *),
				    unsigned int txqs, unsigned int rxqs);

参数意义如下：

sizeof_priv：设备私有成员的大小
name：设备名
name_assign_type：名称对齐类型
setup：函数指针
txqs：要分配的发送队列的数量
rxqs：要分配的接收队列的数量

释放net_device结构体的API如下：

void free_netdev(struct net_device *dev);

2. 网络设备驱动的注册与注销

网络驱动注册与注销使用如下两个API，定义在文件include/linux/netdevice.h中：

int register_netdev(struct net_device *dev);
void unregister_netdev(struct net_device *dev);

一般的，在驱动模块初始化的时候注册网卡设备到内核，在驱动模块卸载的时候，从内核注销网卡设备。

3. 网络设备的初始化

网络设备初始化主要完成以下工作：

进行硬件准备工作，检查网络设备是否存在，如果存在，则检测设备所使用的硬件资源；
进行软件准备工作，分配net_device结构体并对其数据和函数指针成员赋值；
获得设备的私有信息指针并初始化各成员的值；

4. 网络设备的打开与释放

网络设备的打开函数需要完成以下工作：

使能设备所使用的硬件资源，申请I/O区域、中断、DMA通道等
调用Linux内核提供的API，激活设备发送队列

网络设备的释放函数需要完成以下工作：

调用Linux内核提供的API，停止设备传输包
释放设备所使用的I/O区域、中断、DMA通道等

Linux内核提供的两个API如下：

/**
 *	netif_start_queue - allow transmit
 *	@dev: network device
 *
 *	Allow upper layers to call the device hard_start_xmit routine.
 */
static inline void netif_start_queue(struct net_device *dev)
{
    
    
	netif_tx_start_queue(netdev_get_tx_queue(dev, 0));
}

/**
 *	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));
}

5. 数据发送流程

Linux网络子系统在发送数据包时，会调用驱动程序提供的ndo_start_xmit函数，用于启动数据包的发送，所以底层只需要实现该函数指针即可。

发送流程如下：

阻止上层继续向网络设备驱动传递数据包
硬件发送包
记录发送字节和发送时间戳
唤醒上层继续传递数据包

Linux内核提供的唤醒上层传递数据包的API如下：

/**
 *	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));
}