Linux網絡驅動程序編寫(一)

作需要寫了我們公司一塊網卡的Linux驅動程序。經歷一個從無到有的過程，深感技術交流的重要。Linux作為挑戰微軟壟斷的強有力武器，日益受到大家的喜愛。真希望她能在中國迅速成長。把程序文檔貼出來，希望和大家探討Linux技術和應用，促進Linux在中國的普及。

　　本文可隨意轉載，但請不要在盈利性出版物上刊登。

一.Linux系統設備驅動程序概述

1.1 Linux設備驅動程序分類

　　Linux設備驅動程序在Linux的內核源代碼中占有很大的比例，源代碼的長度日益增加，主要是驅動程序的增加。在Linux內核的不斷升級過程中，驅動程序的結構還是相對穩定。在2.0.xx到2.2.xx的變動里，驅動程序的編寫做了一些改變，但是從2.0.xx的驅動到2.2.xx的移植只需做少量的工作。

　　Linux系統的設備分為字符設備(char device)，塊設備(block device)和網絡設備(network device)三種。字符設備是指存取時沒有緩存的設備。塊設備的讀寫都有緩存來支持，并且塊設備必須能夠隨機存取(random access)，字符設備則沒有這個要求。典型的字符設備包括鼠標，鍵盤，串行口等。塊設備主要包括硬盤軟盤設備，CD-ROM等。一個文件系統要安裝進入操作系統必須在塊設備上。

　　網絡設備在Linux里做專門的處理。Linux的網絡系統主要是基于BSD unix的socket機制。在系統和驅動程序之間定義有專門的數據結構(sk_buff)進行數據的傳遞。系統里支持對發送數據和接收數據的緩存，提供流量控制機制，提供對多協議的支持。

1.2 編寫驅動程序的一些基本概念

　　無論是什么操作系統的驅動程序，都有一些通用的概念。操作系統提供給驅動程序的支持也大致相同。下面簡單介紹一下網絡設備驅動程序的一些基本要求。

　　1.2.1 發送和接收

　　這是一個網絡設備最基本的功能。一塊網卡所做的無非就是收發工作。所以驅動程序里要告訴系統你的發送函數在哪里，系統在有數據要發送時就會調用你的發送程序。還有驅動程序由于是直接操縱硬件的，所以網絡硬件有數據收到最先能得到這個數據的也就是驅動程序，它負責把這些原始數據進行必要的處理然后送給系統。這里，操作系統必須要提供兩個機制，一個是找到驅動程序的發送函數，一個是驅動程序把收到的數據送給系統。是驅動程序把收到的數據送給系統。

　　1.2.2 中斷

　　中斷在現代計算機結構中有重要的地位。操作系統必須提供驅動程序響應中斷的能力。一般是把一個中斷處理程序注冊到系統中去。操作系統在硬件中斷發生后調用驅動程序的處理程序。Linux支持中斷的共享，即多個設備共享一個中斷。

　　1.2.3 時鐘

　　在實現驅動程序時，很多地方會用到時鐘。如某些協議里的超時處理，沒有中斷機制的硬件的輪詢等。操作系統應為驅動程序提供定時機制。一般是在預定的時間過了以后回調注冊的時鐘函數。在網絡驅動程序中，如果硬件沒有中斷功能，定時器可以提供輪詢(poll)方式對硬件進行存取。或者是實現某些協議時需要的超時重傳等。