网络驱动之net_device结构体

2019/10/11 15:14
阅读数 48

在Linux系统中,网络设备都被抽象为struct net_device结构体。它是网络设备硬件与上层协议之间联系的接口,了解它对编写网络驱动程序非常有益,所以本文将着手简要介绍linux-2.6.38.8/include/linux/netdevice.h文件中struct net_device结构体的所有成员(没有按照它们定义的顺序)。

    1、网络设备相关信息

    (1)、设备名 

char    name[IFNAMSIZ];  
char    *ifalias;  //用于SNMP协议

    在Linux系统中,每个网络设备都有一个唯一的设备名(如eth0,字母部分代表网络设备的类型,数字部分代表此类网络设备的数量)。

    (2)、电源管理服务质量( power managementQuality Of Service) 

struct pm_qos_request_list pm_qos_req;

    用于Wi-Fi和千兆以太网,可以帮助控制网络的延迟和带宽的需求,以达到在可用的前提下省电的目的。

    (3)、硬件信息 

//网络设备内存映射时在主机中的内存区域  
unsigned long   mem_end;  
unsigned long   mem_start;  
//网络设备I/O基地址  
unsigned long   base_addr;  
//中断号  
unsigned int    irq;  
//传输介质,如双绞线、同轴电缆等,在多端口设备中指定使用哪个端口  
unsigned char   if_port;  
/* if_port可能的取值如下: 
enum { 
            IF_PORT_UNKNOWN = 0, 
        IF_PORT_10BASE2, 
        IF_PORT_10BASET, 
        IF_PORT_AUI, 
        IF_PORT_100BASET, 
        IF_PORT_100BASETX, 
        IF_PORT_100BASEFX 
}; 
 **/   
// DMA通道  
unsigned char   dma;  
//最大传输单元,以太网数据帧最大为1500字节  
unsigned int    mtu;  
//网络设备硬件类型,如10Mbps以太网ARPHRD_ETHER  
unsigned short  type;  
//硬件数据帧头的长度,以太网为14字节  
unsigned short  hard_header_len;  
//广播地址  
unsigned char   broadcast[MAX_ADDR_LEN];  
//硬件(如MAC)地址长度以及设备的硬件地址  
unsigned char   addr_len;  
unsigned char   *dev_addr;  
unsigned char   perm_addr[MAX_ADDR_LEN];  
unsigned char   addr_assign_type;

    (4)、标识符 

int ifindex; //标识网络设备的唯一索引号  
int iflink;  //用于虚拟网络设备  
unsigned short  dev_id; //用于共享网络设备

    (5)、分配套接字缓冲区时预留空间的长度 

unsigned short  needed_headroom;  
unsigned short  needed_tailroom;

    (6)、在sysfs文件系统中输出网络设备信息 

struct device   dev;  
const struct attribute_group *sysfs_groups[4];

    (7)、网络设备相关链表 

//以设备名为关键字的网络设备哈希链表  
struct hlist_node   name_hlist;  
//网络设备链表  
struct list_head    dev_list;  
//支持NAPI传输的网络设备链表  
struct list_head    napi_list;  
//被注销的网络设备链表  
struct list_head    unreg_list;  
//网络设备硬件地址组成的链表  
struct netdev_hw_addr_list  dev_addrs;   
/* n-tuple filter list attached to this device */  
struct ethtool_rx_ntuple_list ethtool_ntuple_list;  
//单播地址链表  
struct netdev_hw_addr_list  uc;  
//组播地址链表  
struct netdev_hw_addr_list  mc;  
//防止单播地址链表和组播地址链表被并发访问的自旋锁  
spinlock_t      addr_list_lock;  
//监听所有组播地址  
unsigned int        allmulti;  
//延迟注册/注销的网络设备链表  
struct list_head    todo_list;  
//以索引号为关键字的网络设备哈希链表  
struct hlist_node   index_hlist;  
//链路查看机制链表  
struct list_head    link_watch_list;

    (8)、混杂模式 

//混杂模式时的单播地址个数  
int     uc_promisc;  
//混杂模式的计数器  
unsigned int    promiscuity;

    (9)、网络层协议特定数据 

struct vlan_group __rcu *vlgrp;     /* VLAN group */  
void            *dsa_ptr;   /* dsa specific data */  
void            *atalk_ptr; /* AppleTalk link   */  
struct in_device __rcu  *ip_ptr;    /* IPv4 specific data   */  
struct dn_dev __rcu     *dn_ptr;        /* DECnet specific data */  
struct inet6_dev __rcu  *ip6_ptr;       /* IPv6 specific data */  
void            *ec_ptr;    /* Econet specific data */  
void            *ax25_ptr;  /* AX.25 specific data */  
struct wireless_dev *ieee80211_ptr; /* IEEE 802.11 specific data, 
                       assign before registering */

    (10)、设备硬件功能特性 

unsigned long       features;  
    // features的可能取值如下:  
#define NETIF_F_SG      1   /* Scatter/gather IO. */  
#define NETIF_F_IP_CSUM     2   /* Can checksum TCP/UDP over IPv4. */  
#define NETIF_F_NO_CSUM     4   /* Does not require checksum. F.e. loopack. */  
#define NETIF_F_HW_CSUM     8   /* Can checksum all the packets. */  
#define NETIF_F_IPV6_CSUM   16  /* Can checksum TCP/UDP over IPV6 */  
#define NETIF_F_HIGHDMA     32  /* Can DMA to high memory. */  
#define NETIF_F_FRAGLIST    64  /* Scatter/gather IO. */  
#define NETIF_F_HW_VLAN_TX  128 /* Transmit VLAN hw acceleration */  
#define NETIF_F_HW_VLAN_RX  256 /* Receive VLAN hw acceleration */  
#define NETIF_F_HW_VLAN_FILTER  512 /* Receive filtering on VLAN */  
#define NETIF_F_VLAN_CHALLENGED 1024    /* Device cannot handle VLAN packets */  
#define NETIF_F_GSO     2048    /* Enable software GSO. */  
#define NETIF_F_LLTX        4096    /* LockLess TX - deprecated. Please */  
                    /* do not use LLTX in new drivers */  
#define NETIF_F_NETNS_LOCAL 8192    /* Does not change network namespaces */  
#define NETIF_F_GRO     16384   /* Generic receive offload */  
#define NETIF_F_LRO     32768   /* large receive offload */  
#define NETIF_F_FCOE_CRC    (1 << 24) /* FCoE CRC32 */  
#define NETIF_F_SCTP_CSUM   (1 << 25) /* SCTP checksum offload */  
#define NETIF_F_FCOE_MTU    (1 << 26) /* Supports max FCoE MTU, 2158 bytes*/  
#define NETIF_F_NTUPLE      (1 << 27) /* N-tuple filters supported */  
#define NETIF_F_RXHASH      (1 << 28) /* Receive hashing offload */  
#define NETIF_F_GSO_SHIFT   16  
#define NETIF_F_GSO_MASK    0x00ff0000  
#define NETIF_F_TSO     (SKB_GSO_TCPV4 << NETIF_F_GSO_SHIFT)  
#define NETIF_F_UFO     (SKB_GSO_UDP << NETIF_F_GSO_SHIFT)  
#define NETIF_F_GSO_ROBUST  (SKB_GSO_DODGY << NETIF_F_GSO_SHIFT)  
#define NETIF_F_TSO_ECN     (SKB_GSO_TCP_ECN << NETIF_F_GSO_SHIFT)  
#define NETIF_F_TSO6        (SKB_GSO_TCPV6 << NETIF_F_GSO_SHIFT)  
#define NETIF_F_FSO     (SKB_GSO_FCOE << NETIF_F_GSO_SHIFT)  
#define NETIF_F_GSO_SOFTWARE    (NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO_ECN | \  
                 NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO)  
#define NETIF_F_GEN_CSUM    (NETIF_F_NO_CSUM | NETIF_F_HW_CSUM)  
#define NETIF_F_V4_CSUM     (NETIF_F_GEN_CSUM | NETIF_F_IP_CSUM)  
#define NETIF_F_V6_CSUM     (NETIF_F_GEN_CSUM | NETIF_F_IPV6_CSUM)  
#define NETIF_F_ALL_CSUM    (NETIF_F_V4_CSUM | NETIF_F_V6_CSUM)  
#define NETIF_F_ONE_FOR_ALL (NETIF_F_GSO_SOFTWARE | NETIF_F_GSO_ROBUST | \  
                 NETIF_F_SG | NETIF_F_HIGHDMA |     \  
                 NETIF_F_FRAGLIST)

     (11)、分配net_device结构体及其私有数据时为对齐所需的填充位数目

unsigned short  padded;

    (12)、其他信息 

//NETPOLL相关信息  
struct netpoll_info *npinfo;  
//网络命名空间  
struct net      *nd_net;  
//中间层的私有数据  
union {  
    void                *ml_priv;  
    struct pcpu_lstats __percpu *lstats; /* loopback stats */  
    struct pcpu_tstats __percpu *tstats; /* tunnel stats */  
    struct pcpu_dstats __percpu *dstats; /* dummy stats */  
};  
//GARP协议相关  
struct garp_port __rcu  *garp_port;  
//虚拟局域网相关  
unsigned long vlan_features;  
//GSO最大值  
unsigned int        gso_max_size;  
//max exchange id for FCoE LRO by ddp  
unsigned int        fcoe_ddp_xid;  
//PHY实例  
struct phy_device *phydev;

    2、网络设备的运行状态

    (1)、网络设备物理上的工作状态 

unsigned long       state;  
/* state的可能取值如下: 
enum netdev_state_t { 
    __LINK_STATE_START, 
    __LINK_STATE_PRESENT, 
    __LINK_STATE_NOCARRIER, 
    __LINK_STATE_LINKWATCH_PENDING, 
    __LINK_STATE_DORMANT, 
}; 
**/

    (2)、网络设备通信模式或状态 

//它们的可能取值定义在linux-2.6.38.8/include/linux/if.h文件中。  
unsigned int        flags;  
unsigned short      gflags;  
unsigned int            priv_flags; //类似flags,但对用户空间不可见

    (3)、统计信息 

struct net_device_stats stats;  
//在接收过程中丢弃的数据包数目(在网络驱动中不使用此项)  
atomic_long_t       rx_dropped;

    (4)、RFC2863协议相关 

//RFC 2863操作状态  
unsigned char       operstate;  
/* operstate的可能取值如下: 
enum { 
    IF_OPER_UNKNOWN, 
    IF_OPER_NOTPRESENT, 
    IF_OPER_DOWN, 
    IF_OPER_LOWERLAYERDOWN, 
    IF_OPER_TESTING, 
    IF_OPER_DORMANT, 
    IF_OPER_UP, 
}; 
 **/   
//映射到RFC2863兼容状态的策略  
unsigned char       link_mode;  
/* link_mode的可能取值如下: 
enum { 
    IF_LINK_MODE_DEFAULT, 
    IF_LINK_MODE_DORMANT, 
}; 
 **/

    (5)、传输超时 

//最后接收数据包的时间  
unsigned long       last_rx;  
//最近传送数据包的时间  
unsigned long       trans_start;  
//发生传输超时时,设置的标志  
int         watchdog_timeo;  
//网络层设置的传送数据包超时的时钟    
struct timer_list   watchdog_timer;

    (6)、设备注册/注销状态机 

enum { NETREG_UNINITIALIZED=0,  
       NETREG_REGISTERED,   /* completed register_netdevice */  
       NETREG_UNREGISTERING,    /* called unregister_netdevice */  
       NETREG_UNREGISTERED, /* completed unregister todo */  
       NETREG_RELEASED,     /* called free_netdev */  
       NETREG_DUMMY,        /* dummy device for NAPI poll */  
} reg_state:16;

    (7)、引用计数 

int __percpu        *pcpu_refcnt;

    (8)、分组状态 

struct net_device   *master;

    (9)、RTNL初始化状态 

enum {  
    RTNL_LINK_INITIALIZED,  
    RTNL_LINK_INITIALIZING,  
} rtnl_link_state:16;

    3、网络设备的操作函数 

//使用无线网络设备扩展功能的一组操作函数  
const struct iw_handler_def *   wireless_handlers;  
//无线网络设备处理函数所使用的数据  
struct iw_public_data * wireless_data;  
//网络设备驱动程序需要实现的一组操作函数  
const struct net_device_ops *netdev_ops;  
//支持ethtool功能的一组操作函数  
const struct ethtool_ops *ethtool_ops;  
//数据链路层协议头相关的一组操作函数  
const struct header_ops *header_ops;  
//析构函数,注销网络设备时被调用  
void (*destructor)(struct net_device *dev);  
//rtnetlink操作函数  
const struct rtnl_link_ops *rtnl_link_ops;  
//DCB操作函数  
const struct dcbnl_rtnl_ops *dcbnl_ops;

    4、数据包的收发队列

    (1)、接收队列 

//RPS(Receive Packet Steering)特性  
struct kset     *queues_kset;  
struct netdev_rx_queue  *_rx;  
unsigned int        num_rx_queues;  
unsigned int        real_num_rx_queues;  
rx_handler_func_t __rcu *rx_handler;  
void __rcu      *rx_handler_data;  
struct netdev_queue __rcu *ingress_queue;

    (2)、发送队列 

struct netdev_queue *_tx ____cacheline_aligned_in_smp;  
unsigned int        num_tx_queues;  
unsigned int        real_num_tx_queues;  
struct Qdisc        *qdisc;  
unsigned long       tx_queue_len;  
spinlock_t      tx_global_lock;  
//XPS(Transmit Packet Steering)特性  
struct xps_dev_maps __rcu *xps_maps;
展开阅读全文
打赏
0
0 收藏
分享
加载中
更多评论
打赏
0 评论
0 收藏
0
分享
返回顶部
顶部