linux协议栈之链路层上的数据传输之网卡驱动

文章来源：http://blog.chinaunix.net/u1/51562/showart_405963.html

http://ericxiao.cublog.cn/对内核源码分析的比较详细，感谢文章作者无私奉献

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<<* break>>第三季的第五集，终于在翘首企盼中姗姗来迟了，scofid用它惊人的智慧一次次化险为夷，但在邪恶的sona*他将如何逃脱呢？这我们不得而知，但我们可以分析Linux网络驱动来得到数据包是怎么通过物理接口的这一层“*”束缚来达到通信目的：-）

一：预备知识

关于I/O内存映射。

设备通过控制总线，数据总线，状态总线与CPU相连。控制总数传送控制信号，例如，网卡的启用。数据总线控制数据传输，例如，网卡发送数据，状态总数一般都是读取设备的当前状态，例如读取网卡的MAC地址。

在传统的操作中，都是通过读写设备寄存器的值来实现。但是这样耗费了CPU时钟。而且每取一次值都要读取设备寄存器，造成了效率的低下。在现代操作系统中。引用了I/O内存映射。即把寄存器的值映身到主存。对设备寄存器的操作，转换为对主存的操作，这样极大的提高了效率。

关于DMA

这是关于设备数据处理的一种方式。传统的处理方法为：当设备接收到数据，向CPU报告中断。CPU处理中断，把数据放到内存。

在现代操作系统中引入的DMA是指，设备接收到数据时，把数据放至DMA内存，再向CPU产生中断。这样节省了大量的CPU时间

关于软中断与NAPI

在现代操作系统中，对中断的处理速度要求越来越高。为了响应中断，将中断分为两部份，即上半部与下半部。上半部将数据推入处理队列，响应中断。然后再由下半部调度完成余下的任务。

NAPI是2.6新引入的一个概念，它在发生中断的时候，禁用中断。然后处理数据。之后，每隔一定的时候，它会主动向设备询用是否有数据要处理。

I/O,DMA在后续代码分析中会讨论在linux2.6.21中的实现。软中断与NAPI的详细知识将会在分析中断处理的时候，一一为你道来

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二：从网卡驱动说起。

以intel 100M 网卡驱动为例简要概述数据包的接收与发送流程。代码见（drivers/net/e100.c）

网卡是属于PCI设备，它的注册跟一般的PCI设备注册没什么两样。

static int __init e100_init_module(void)

{

if(((1 << debug) - 1) & NETIF_MSG_DRV) {

printk(KERN_INFO PFX "%s, %s/n", DRV_DESCRIPTION, DRV_VERSION);

printk(KERN_INFO PFX "%s/n", DRV_COPYRIGHT);

}

//注册PCI

return pci_module_init(&e100_driver);

}

其中e100_driver对应为网卡的pci_driver.

static struct pci_driver e100_driver = {

//驱动对应的名字

.name = DRV_NAME,

//匹配类型

.id_table = e100_id_table,

//侦测函数

.probe = e100_probe,

//移除函数，设备移除时将调用此函数

.remove = __devexit_p(e100_remove),

#ifdef CONFIG_PM

.suspend = e100_suspend,

.resume = e100_resume,

#endif

}

当总数探测到PCI设备符合e100_id_table中的参数时，将会调用e100_probe,开始设备的初始化

在e100_probe中：

static int __devinit e100_probe(struct pci_dev *pdev,

const struct pci_device_id *ent)

{

struct net_device *netdev;

struct nic *nic;

int err;

//分配net_device并为其赋值

//alloc_etherdev为以太网接口的net_device分配函数。它是alloc_netdev的封装函数

if(!(netdev = alloc_etherdev(sizeof(struct nic)))) {

if(((1 << debug) - 1) & NETIF_MSG_PROBE)

printk(KERN_ERR PFX "Etherdev alloc failed, abort./n");

return -ENOMEM;

}

//对netdev中的函数指针赋初值

netdev->open = e100_open;

netdev->stop = e100_close;

netdev->hard_start_xmit = e100_xmit_frame;

netdev->get_stats = e100_get_stats;

netdev->set_multicast_list = e100_set_multicast_list;

netdev->set_mac_address = e100_set_mac_address;

netdev->change_mtu = e100_change_mtu;

netdev->do_ioctl = e100_do_ioctl;

//支持ethtool工具时有效

SET_ETHTOOL_OPS(netdev, &e100_ethtool_ops);

netdev->tx_timeout = e100_tx_timeout;

netdev->watchdog_timeo = E100_WATCHDOG_PERIOD;

//轮询函数

netdev->poll = e100_poll;

netdev->weight = E100_NAPI_WEIGHT;

#ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER

netdev->poll_controller = e100_netpoll;

#endif

//获得net_device私有数据区，并对其赋值

//私有数据大小是由alloc_etherdev（）参数中指定的

nic = netdev_priv(netdev);

nic->netdev = netdev;

nic->pdev = pdev;

nic->msg_enable = (1 << debug) - 1;

pci_set_drvdata(pdev, netdev);

//启动网卡.为之后DMA，I/O内存映射做准备

//它实际上是对PCI的控制寄存器赋值来实现的

if((err = pci_enable_device(pdev))) {

DPRINTK(PROBE, ERR, "Cannot enable PCI device, aborting./n");

goto err_out_free_dev;

}

//获取该资源相关联的标志

//如果该设备存在I/O内存，则置IORESOURCE_MEM

if(!(pci_resource_flags(pdev, 0) & IORESOURCE_MEM)) {

DPRINTK(PROBE, ERR, "Cannot find proper PCI device "

"base address, aborting./n");

err = -ENODEV;

goto err_out_disable_pdev;

}

//对PCI的6个寄存器都会调用资源分配函数进行申请

if((err = pci_request_regions(pdev, DRV_NAME))) {

DPRINTK(PROBE, ERR, "Cannot obtain PCI resources, aborting./n");

goto err_out_disable_pdev;

}

//探制设备的DMA能力。如果设备支持DMA。pci_set_dma_mask返回0

pci_set_master(pdev);

if((err = pci_set_dma_mask(pdev, 0xFFFFFFFFULL))) {

DPRINTK(PROBE, ERR, "No usable DMA configuration, aborting./n");

goto err_out_free_res;

}

SET_MODULE_OWNER(netdev);

SET_NETDEV_DEV(netdev, &pdev->dev);

//映射设备对应的I/O。以后对设备寄存器的操作可以直接转换为对内存的操作

nic->csr = ioremap(pci_resource_start(pdev, 0), sizeof(struct csr));

if(!nic->csr) {

DPRINTK(PROBE, ERR, "Cannot map device registers, aborting./n");

err = -ENOMEM;

goto err_out_free_res;

}

if(ent->driver_data)

nic->flags |= ich;

else

nic->flags &= ~ich;

spin_lock_init(&nic->cb_lock);

spin_lock_init(&nic->cmd_lock);

//设置定时器。

init_timer(&nic->watchdog);

nic->watchdog.function = e100_watchdog;

nic->watchdog.data = (unsigned long)nic;

init_timer(&nic->blink_timer);

nic->blink_timer.function = e100_blink_led;

nic->blink_timer.data = (unsigned long)nic;

//为nic->mem建立线性DMA。只是在支持ethtool的时候才有用

if((err = e100_alloc(nic))) {

DPRINTK(PROBE, ERR, "Cannot alloc driver memory, aborting./n");

goto err_out_iounmap;

}

//对nic成员赋初值

e100_get_defaults(nic);

e100_hw_reset(nic);

e100_phy_init(nic);

//读取网卡的EEPROM。其中存放着网卡的MAC地址。

//对EEPROM是通过对I/O映射内存的操作实现的，即nic->csr

if((err = e100_eeprom_load(nic)))

goto err_out_free;

//设置netdev->dev_addr

memcpy(netdev->dev_addr, nic->eeprom, ETH_ALEN);

if(!is_valid_ether_addr(netdev->dev_addr)) {

DPRINTK(PROBE, ERR, "Invalid MAC address from "

"EEPROM, aborting./n");

err = -EAGAIN;

goto err_out_free;

}

/* Wol magic packet can be enabled from eeprom */

if((nic->mac >= mac_82558_D101_A4) &&

(nic->eeprom[eeprom_id] & eeprom_id_wol))

nic->flags |= wol_magic;

pci_enable_wake(pdev, 0, nic->flags & (wol_magic | e100_asf(nic)));

//注册网络设备

if((err = register_netdev(netdev))) {

DPRINTK(PROBE, ERR, "Cannot register net device, aborting./n");

goto err_out_free;

}

DPRINTK(PROBE, INFO, "addr 0x%lx, irq %d, "

"MAC addr %02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X/n",

pci_resource_start(pdev, 0), pdev->irq,

netdev->dev_addr[0], netdev->dev_addr[1], netdev->dev_addr[2],

netdev->dev_addr[3], netdev->dev_addr[4], netdev->dev_addr[5]);

return 0;

err_out_free:

e100_free(nic);

err_out_iounmap:

iounmap(nic->csr);

err_out_free_res:

pci_release_regions(pdev);

err_out_disable_pdev:

pci_disable_device(pdev);

err_out_free_dev:

pci_set_drvdata(pdev, NULL);

free_netdev(netdev);

return err;

}

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它主要完成：对网应对应的net net_device赋初值。并向内核调用register_netdev完成网络设备的注册，网络设备注册我们在上一节中已经说过，这里不再赘述。

看一下net_device中几个关键的函数：

//在设备将打开的时候，调用此函数

netdev->open = e100_open;

//在设备停用的时候调用此函数

netdev->stop = e100_close;

//设备发送数据的时候调用此函数

netdev->hard_start_xmit = e100_xmit_frame;

到此时，网卡的初始化工作已经完成了。之后就可以操作网卡了。

那网卡应该怎么使用呢？必须首先唤起网卡，即使之UP，例如 ifconfig eth0 up

此时，内核会根据接口名字“eth0”找到对应的net_device.然后调用 net_device-> open.即：e100_open。

分析如下：

static int e100_open(struct net_device *netdev)

{

struct nic *nic = netdev_priv(netdev);

int err = 0;

//网卡正在UP，关闭载波信号

netif_carrier_off(netdev);

if((err = e100_up(nic)))

DPRINTK(IFUP, ERR, "Cannot open interface, aborting./n");

return err;

}

我们关心的是e100_up。跟踪如下：

static int e100_up(struct nic *nic)

{

int err;

//分配收包队列

if((err = e100_rx_alloc_list(nic)))

return err;

//分配控制队列

if((err = e100_alloc_cbs(nic)))

goto err_rx_clean_list;

//硬件初始化

if((err = e100_hw_init(nic)))

goto err_clean_cbs;

//多播

e100_set_multicast_list(nic->netdev);

//开始接收数据

e100_start_receiver(nic);

mod_timer(&nic->watchdog, jiffies);

//注册中断例程

if((err = request_irq(nic->pdev->irq, e100_intr, SA_SHIRQ,

nic->netdev->name, nic->netdev)))

goto err_no_irq;

//启用中断

e100_enable_irq(nic);

netif_wake_queue(nic->netdev);

return 0;

err_no_irq:

del_timer_sync(&nic->watchdog);

err_clean_cbs:

e100_clean_cbs(nic);

err_rx_clean_list:

e100_rx_clean_list(nic);

return err;

}

在此函数中，我们可以看到，它主要完成了：接立接收环形DMA缓冲区。注册了中断处理函数

关于环形DMA缓冲区接立是由e100_rx_alloc_list(nic)完成的

static int e100_rx_alloc_list(struct nic *nic)

{

struct rx *rx;

// nic->params.rfds.count,接收缓存的总个数

unsigned int i, count = nic->params.rfds.count;

//rx_to_use：正在存在数据的位置

//rx_to_clean：数据的初始为止。所以。数据的有限位置是从rx_to_use到rx_to_use

nic->rx_to_use = nic->rx_to_clean = NULL;

if(!(nic->rxs = kmalloc(sizeof(struct rx) * count, GFP_ATOMIC)))

return -ENOMEM;

memset(nic->rxs, 0, sizeof(struct rx) * count);

//遍历并建立循环链表

for(rx = nic->rxs, i = 0; i < count; rx++, i++) {

rx->next = (i + 1 < count) ? rx + 1 : nic->rxs;

rx->prev = (i == 0) ? nic->rxs + count - 1 : rx - 1;

if(e100_rx_alloc_skb(nic, rx)) {

e100_rx_clean_list(nic);

return -ENOMEM;

}

//初始化起如位置为nic->rxs

nic->rx_to_use = nic->rx_to_clean = nic->rxs;

return 0;

}

为设备建立DMA映射的主函数为e100_rx_alloc_skb().分析如下：

static inline int e100_rx_alloc_skb(struct nic *nic, struct rx *rx)

{

unsigned int rx_offset = 2; /* u32 align protocol headers */

if(!(rx->skb = dev_alloc_skb(RFD_BUF_LEN + rx_offset)))

return -ENOMEM;

/* Align, init, and map the RFD. */

rx->skb->dev = nic->netdev;

//在数据存储区之前空出offset空间

skb_reserve(rx->skb, rx_offset);

//skb->data前部置RFD

memcpy(rx->skb->data, &nic->blank_rfd, sizeof(struct rfd));

//DMA内存映射，映射至skb->data

rx->dma_addr = pci_map_single(nic->pdev, rx->skb->data,

RFD_BUF_LEN, PCI_DMA_BIDIRECTIONAL);

/* Link the RFD to end of RFA by linking previous RFD to

l this one, and clearing EL bit of previous. */

//初始化前一个skb中的控制信息

if(rx->prev->skb) {

struct rfd *prev_rfd = (struct rfd *)rx->prev->skb->data;

put_unaligned(cpu_to_le32(rx->dma_addr),

(u32 *)&prev_rfd->link);

wmb();

prev_rfd->command &= ~cpu_to_le16(cb_el);

pci_dma_sync_single_for_device(nic->pdev, rx->prev->dma_addr,

sizeof(struct rfd), PCI_DMA_TODEVICE);

}

return 0;

}

在这个函数里，主要完成了：DMA环形链表的建立。在这里涉及到了一个重要的数据结构sk_buff.稍后再给出它的结构分析。在这里我们只要知道在skb->data里储存的是接收数据就OK了。值得一提的是，Intel 100M 网卡对接收数据的处理，跟平时遇到的网卡不一样，接收数据时会由接收控制RU写入接收信息，由此判断接收是否完全等信息。也就是我们在代码里面看到的rfd.所以，在skb->data对应的就是rfd+网络传过来的数据.

到这里，接收准备工作已经完成了。

分析一下网络设备数据结构的定义。

Linux素以优秀的网络管理能力而著称，linux为何具有这么高的效率？我们从网络设备的管理说起。

Linux为何要对网络设备单独管理呢？这是因为。协议栈很多地方都会涉及到网络设备。小至IP地址的设置。大至IP路由的更新。都离不开高效的网络设备管理。将网络设备单独管理可以提高效率！

每个网络设备，在linux中都会对应一个数据结构,net_device。就从这个结构说起

Linux 2。6。21中，对net_device定义如下：

struct net_device

{

//设备的名称，例如常见的“eth0”等

char name[IFNAMSIZ];

//共享内存的起始，结束地址

unsigned long mem_end; /* shared mem end */

unsigned long mem_start; /* shared mem start */

//网络设备的I/O基地址

unsigned long base_addr; /* device I/O address */

//被赋予的中断号

unsigned int irq; /* device IRQ number */

//在多端口设备上使用哪一个端口

unsigned char if_port; /* Selectable AUI, TP,..*/

//为设备分配的DMA通道

unsigned char dma; /* DMA channel */

//设备的状态

unsigned long state;

// 下一个net_device

struct net_device *next;

//初始化函数。

int (*init)(struct net_device *dev);

struct net_device *next_sched;

/* Interface index. Unique device identifier */

//设备在内核中对应的序号

int ifindex;

int iflink;

//获得接口状态的函数指针

struct net_device_stats* (*get_stats)(struct net_device *dev);

struct iw_statistics* (*get_wireless_stats)(struct net_device *dev);

struct iw_handler_def * wireless_handlers;

struct ethtool_ops *ethtool_ops;

//传输状态。检查传输是否被锁住

unsigned long trans_start; /* Time (in jiffies) of last Tx */

//最使使用的时间

unsigned long last_rx; /* Time of last Rx */

//接口标志

unsigned short flags; /* interface flags (a la BSD) */

unsigned short gflags;

unsigned short priv_flags; /* Like 'flags' but invisible to userspace. */

unsigned short unused_alignment_fixer; /* Because we need priv_flags,

* and we want to be 32-bit aligned.

unsigned mtu; /* interface MTU value */

unsigned short type; /* interface hardware type */

unsigned short hard_header_len; /* hardware hdr length */

void *priv; /* pointer to private data */

struct net_device *master; /* Pointer to master device of a group,

* which this device is member of.

/* Interface address info. */

unsigned char broadcast[MAX_ADDR_LEN]; /* hw bcast add */

unsigned char dev_addr[MAX_ADDR_LEN]; /* hw address */

unsigned char addr_len; /* hardware address length */

struct dev_mc_list *mc_list; /* Multicast mac addresses */

int mc_count; /* Number of installed mcasts */

int promiscuity;

int allmulti;

int watchdog_timeo;

struct timer_list watchdog_timer;

/* Protocol specific pointers */

void *atalk_ptr; /* AppleTalk link */

void *ip_ptr; /* IPv4 specific data */

void *dn_ptr; /* DECnet specific data */

void *ip6_ptr; /* IPv6 specific data */

void *ec_ptr; /* Econet specific data */

void *ax25_ptr; /* AX.25 specific data */

struct list_head poll_list; /* Link to poll list */

int quota;

int weight;

struct Qdisc *qdisc;

struct Qdisc *qdisc_sleeping;

struct Qdisc *qdisc_ingress;

struct list_head qdisc_list;

unsigned long tx_queue_len; /* Max frames per queue allowed */

/* ingress path synchronizer */

spinlock_t ingress_lock;

/* hard_start_xmit synchronizer */

spinlock_t xmit_lock;

/* cpu id of processor entered to hard_start_xmit or -1,

if nobody entered there.

int xmit_lock_owner;

/* device queue lock */

spinlock_t queue_lock;

/* Number of references to this device */

atomic_t refcnt;

/* delayed register/unregister */

struct list_head todo_list;

/* device name hash chain */

struct hlist_node name_hlist;

/* device index hash chain */

struct hlist_node index_hlist;

/* register/unregister state machine */

enum { NETREG_UNINITIALIZED=0,

NETREG_REGISTERING, /* called register_netdevice */

NETREG_REGISTERED, /* completed register todo */

NETREG_UNREGISTERING, /* called unregister_netdevice */

NETREG_UNREGISTERED, /* completed unregister todo */

NETREG_RELEASED, /* called free_netdev */

} reg_state;

/* Net device features */

int features;

#define NETIF_F_SG 1 /* Scatter/gather IO. */

#define NETIF_F_IP_CSUM 2 /* Can checksum only 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_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_TSO 2048 /* Can offload TCP/IP segmentation */

#define NETIF_F_LLTX 4096 /* LockLess TX */

/* Called after device is detached from network. */

void (*uninit)(struct net_device *dev);

/* Called after last user reference disappears. */

void (*destructor)(struct net_device *dev);

/* Pointers to interface service routines. */

//打开函数指针

int (*open)(struct net_device *dev);

//设备停用时调用此函数

int (*stop)(struct net_device *dev);

//初始化数据包的传输

int (*hard_start_xmit) (struct sk_buff *skb,

struct net_device *dev);

#define HAVE_NETDEV_POLL

//轮询函数

int (*poll) (struct net_device *dev, int *quota);

//建立硬件头信息

int (*hard_header) (struct sk_buff *skb,

struct net_device *dev,

unsigned short type,

void *daddr,

void *saddr,

unsigned len);

//ARP解析之后，重构头部

int (*rebuild_header)(struct sk_buff *skb);

#define HAVE_MULTICAST

//多播支持函数

void (*set_multicast_list)(struct net_device *dev);

#define HAVE_SET_MAC_ADDR

int (*set_mac_address)(struct net_device *dev,

void *addr);

#define HAVE_PRIVATE_IOCTL

int (*do_ioctl)(struct net_device *dev,

struct ifreq *ifr, int cmd);

#define HAVE_SET_CONFIG

int (*set_config)(struct net_device *dev,

struct ifmap *map);

#define HAVE_HEADER_CACHE

int (*hard_header_cache)(struct neighbour *neigh,

struct hh_cache *hh);

void (*header_cache_update)(struct hh_cache *hh,

struct net_device *dev,

unsigned char * haddr);

#define HAVE_CHANGE_MTU

int (*change_mtu)(struct net_device *dev, int new_mtu);

#define HAVE_TX_TIMEOUT

void (*tx_timeout) (struct net_device *dev);

void (*vlan_rx_register)(struct net_device *dev,

struct vlan_group *grp);

void (*vlan_rx_add_vid)(struct net_device *dev,

unsigned short vid);

void (*vlan_rx_kill_vid)(struct net_device *dev,

unsigned short vid);

int (*hard_header_parse)(struct sk_buff *skb,

unsigned char *haddr);

int (*neigh_setup)(struct net_device *dev, struct neigh_parms *);

int (*accept_fastpath)(struct net_device *, struct dst_entry*);

#ifdef CONFIG_NETPOLL

int netpoll_rx;

#endif

#ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER

void (*poll_controller)(struct net_device *dev);

#endif

/* bridge stuff */

//对应的网桥端口（以后分析）

struct net_bridge_port *br_port;

#ifdef CONFIG_NET_DIVERT

/* this will get initialized at each interface type init routine */

struct divert_blk *divert;

#endif /* CONFIG_NET_DIVERT */

/* class/net/name entry */

struct class_device class_dev;

/* how much padding had been added by alloc_netdev() */

int padded;

}

晕，太多的成员。太庞大了。不要紧，等到要使用到相应成员的时候再来解释好了。

注意到这么庞大的结构中，有个成员叫： struct net_device *next,呵呵，很熟悉吧，就是用它来建立网络设备的链表。

每一个网络设备启动的时候，都会调用register_netdev() (drivers/net/net_init.c)

跟踪这个函数：

int register_netdev(struct net_device *dev)

{

int err;

rtnl_lock();

* If the name is a format string the caller wants us to

* do a name allocation

if (strchr(dev->name, '%'))

{

err = dev_alloc_name(dev, dev->name);

if (err < 0)

goto out;

}

* Back compatibility hook. Kill this one in 2.5

if (dev->name[0]==0 || dev->name[0]==' ')

{

err = dev_alloc_name(dev, "eth%d");

if (err < 0)

goto out;

}

err = register_netdevice(dev);

out:

rtnl_unlock();

return err;

}

跟踪至: register_netdevice(struct net_device *dev) (net/core/dev.c)

int register_netdevice(struct net_device *dev)

{

struct hlist_head *head;

struct hlist_node *p;

int ret;

BUG_ON(dev_boot_phase);

ASSERT_RTNL();

/* When net_device's are persistent, this will be fatal. */

BUG_ON(dev->reg_state != NETREG_UNINITIALIZED);

spin_lock_init(&dev->queue_lock);

spin_lock_init(&dev->xmit_lock);

dev->xmit_lock_owner = -1;

#ifdef CONFIG_NET_CLS_ACT

spin_lock_init(&dev->ingress_lock);

#endif

ret = alloc_divert_blk(dev);

if (ret)

goto out;

dev->iflink = -1;

/* Init, if this function is available */

//如果dev -> init 被赋值，那么调用此函数

if (dev->init) {

ret = dev->init(dev);

if (ret) {

if (ret > 0)

ret = -EIO;

goto out_err;

}

//判断name 是否合法

if (!dev_valid_name(dev->name)) {

ret = -EINVAL;

goto out_err;

}

//为此设备分配一个index

dev->ifindex = dev_new_index();

if (dev->iflink == -1)

dev->iflink = dev->ifindex;

/* Check for existence of name */

//所有网络设备，以名字作为哈希主键存在dev_name_head中，该变量是一个哈希数组

//找到该名字对应的链表

//如果内核中已经含有此名字的网络设备，出错退出

head = dev_name_hash(dev->name);

hlist_for_each(p, head) {

struct net_device *d

= hlist_entry(p, struct net_device, name_hlist);

if (!strncmp(d->name, dev->name, IFNAMSIZ)) {

ret = -EEXIST;

goto out_err;

}

/* Fix illegal SG+CSUM combinations. */

if ((dev->features & NETIF_F_SG) &&

!(dev->features & (NETIF_F_IP_CSUM |

NETIF_F_NO_CSUM |

NETIF_F_HW_CSUM))) {

printk("%s: Dropping NETIF_F_SG since no checksum feature./n",

dev->name);

dev->features &= ~NETIF_F_SG;

}

* nil rebuild_header routine,

* that should be never called and used as just bug trap.

//为rebuild_header赋默认值

if (!dev->rebuild_header)

dev->rebuild_header = default_rebuild_header;

* Default initial state at registry is that the

* device is present.

set_bit(__LINK_STATE_PRESENT, &dev->state);

dev->next = NULL;

dev_init_scheduler(dev);

write_lock_bh(&dev_base_lock);

//初始化的时候，有struct net_device **dev_tail = &dev_base;

//这段代码的意思实际就是：把dev加入dev_base为首结点队链表的尾部

*dev_tail = dev;

dev_tail = &dev->next;

//把此结点加入到以名字为哈希主键的链表数组dev_name_head中

hlist_add_head(&dev->name_hlist, head);

//把此结点加到以序号为主键的链表数组dev_index_head中

hlist_add_head(&dev->index_hlist, dev_index_hash(dev->ifindex));

dev_hold(dev);

dev->reg_state = NETREG_REGISTERING;

write_unlock_bh(&dev_base_lock);

/* Notify protocols, that a new device appeared. */

//在通知链表上发送事件

notifier_call_chain(&netdev_chain, NETDEV_REGISTER, dev);

/* Finish registration after unlock */

net_set_todo(dev);

ret = 0;

out:

return ret;

out_err:

free_divert_blk(dev);

goto out;

}

从此可以看出。新加入一个设备时，会插入三个位置：以名字为哈希值组织的dev_name_head ,以序号为主链的哈希数组dev_index_head.还有dev_base.它为快速查找网络设备提供了基础。事实上。在内核中，经常要根据index找到dev. 或者根据name找到dev.我们遇到的时候再分析

到现在，我们可以在内核中顺藤摸瓜的找到每一个网络设备了。

还有很重要的。设备更改了配置，要怎么通知跟他相关的子系统呢？例如，网卡更新了IP，如何使路由得到更新？

接着往下看：

注意到上面注册代码中所调用的一个函数notifier_call_chain(&netdev_chain, NETDEV_REGISTER, dev).

该函数的作用是，在通知链表上netdev_chain上发送NETDEV_REGISTER消息，所有在与该通知链表关联的子系统都可以收到此消息。以此，可以快速的更新整个系统的配置消息。

以路由子系统为例，来讲述该过程：

在IPV4子系统加载的时候，加调用ip_init(),接着调用fib_init()，然后再调用ip_fib_init()

跟踪一下此函数：

void __init ip_fib_init(void)

{

#ifndef CONFIG_IP_MULTIPLE_TABLES

ip_fib_local_table = fib_hash_init(RT_TABLE_LOCAL);

ip_fib_main_table = fib_hash_init(RT_TABLE_MAIN);

#else

fib_rules_init();

#endif

register_netdevice_notifier(&fib_netdev_notifier);

register_inetaddr_notifier(&fib_inetaddr_notifier);

}

register_netdevice_notifier是做什么的呢？往下跟踪：

int register_netdevice_notifier(struct notifier_block *nb)

{

struct net_device *dev;

int err;

rtnl_lock();

//注册通知链

err = notifier_chain_register(&netdev_chain, nb);

if (!err) {

for (dev = dev_base; dev; dev = dev->next) {

nb->notifier_call(nb, NETDEV_REGISTER, dev);

if (dev->flags & IFF_UP)

nb->notifier_call(nb, NETDEV_UP, dev);

}

rtnl_unlock();

return err;

}

呵呵，它在netdev_chain上注册了通知链，当此链上有事件发生时，会调用fib_netdev_notifiers中的相关信息处理，看一下fib_netdev_notifier的信息：

struct notifier_block fib_netdev_notifier = {

.notifier_call =fib_netdev_event,

};

OK，现在越来越具体了，如果netdev_chain有事件，会调用fib_netdev_event处理。继续跟踪：

static int fib_netdev_event(struct notifier_block *this, unsigned long event, void *ptr)

{

struct net_device *dev = ptr;

struct in_device *in_dev = __in_dev_get(dev);

//设备注销

if (event == NETDEV_UNREGISTER) {

fib_disable_ip(dev, 2);

return NOTIFY_DONE;

}

if (!in_dev)

return NOTIFY_DONE;

switch (event) {

//设备UP

case NETDEV_UP:

for_ifa(in_dev) {

fib_add_ifaddr(ifa);

} endfor_ifa(in_dev);

#ifdef CONFIG_IP_ROUTE_MULTIPATH

fib_sync_up(dev);

#endif

rt_cache_flush(-1);

break;

//设备DOWN

case NETDEV_DOWN:

fib_disable_ip(dev, 0);

break;

//设备参数改变

case NETDEV_CHANGEMTU:

case NETDEV_CHANGE:

rt_cache_flush(0);

break;

}

return NOTIFY_DONE;

}

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