收发流程图.docx
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收发流程图
数据包
一、PCI设备
大多数网卡都是一个PCI设备，PCI设备都包含了一个标准的配置寄存器，寄存器中，包含了PCI设备的厂商I
D、设备ID等等信息，驱动程序使用来描述这些寄存器的标识符。
这样，在驱动程序中，常常就可以看到定义一个structpci_device_id类型的数组，告诉内核支持不同类型的PCI设备的列表。
在内核中，一个PCI设备，使用structpci_driver结构来描述。
设备的探测函数：
因为在系统引导的时候，PCI设备已经被识别，当内核发现一个已经检测到的设备同驱动注册的id_table中的信息相匹配时，它就会触发驱动的probe函数，以e100为例：
staticint__devinite100_probe（structpci_dev*pdev,conststructpci_device_id*ent）{
1.分配网络设备
2.设置各成员指针函数
3.设置网络设备名称
4.设置网络设备名称
5.网络设备指针，指向自己
6.将PCI设备的私有数据区指向网络设备
7.激活PCI设备
8.判断I/O区域是否是I/O内存，如果不是，则报错退出
9.分配I/O内存区域
10分配完成后，映射I/O内存
11设置设备私有数据结构的大部份默认参数
12初始化自旋锁，锅的初始化必须在调用hw_reset之前执行
13硬件复位，通过向指定I/O端口设置复位指令实现.
14添加两个内核定时器，watchdog和blink_timer
15注册网络设备
16return}二、打开设备
interr=0;
if（（err=e100_up（nic）））//函数启动网卡
DPRINTK（IFUP,ERR,"Cannotopeninterface,aborting.\n"）;
returnerr;}信号载波（carrier）的存在，载波的存在意味着设备可以工作
关闭载波信号；
打开载波信号；
检测载波信号；
对于探测网卡网线是否连接，这一组函数被使用得较多；
接着，调用e100_up函数启动网卡，这个"启动"的过程，最重要的步骤有：
1、调用request_irq向内核注册中断；
这样，中断函数e100_intr将被调用；
三、网卡xx
在内核中断处理中，会检测中断与我们刚才注册的中断号匹配，于是，注册的中断处理函数就被调用了。
当需要发/收数据，出现错误，连接状态变化等，网卡的中断信号会被触发。
当接收到中断后，中断函数读取中断状态位，进行合法性判断，如判断中断信号是否是自己的等，然后，应答设备中断
CODE:
u8stat_ack=readb（&nic->csr->scb.stat_ack）;
DPRINTK（INTR,DEBUG,"stat_ack=0x%02X\n",stat_ack）;
if（stat_ack==stat_ack_not_ours||/*Notourinterrupt*/
stat_ack==stat_ack_not_present）/*Hardwareisejected*/
returnIRQ_NONE;
/*Ackinterrupt（s）*/
writeb（stat_ack,&nic->csr->scb.stat_ack）;
/*WehitReceiveNoResource（RNR）;restartRUaftercleaning*/
if（stat_ack&stat_ack_rnr）
nic->ru_running=RU_SUSPENDED;
e100_disable_irq（nic）;
returnIRQ_HANDLED;}对于数据包的接收而言，我们关注的是poll函数中，调用e100_rx_clean进行数据的接收：
CODE:
/*
*初始化阶段分配给接口的weight值，轮询函数必须接受二者之间的最小值。
表示
*轮询函数本次要处理的数据包个数。
*/
unsignedintwork_done=0;
inttx_cleaned;
/*进行数据包的接收和传输*/
e100_rx_clean（nic,&work_done,work_to_do）;
tx_cleaned=e100_tx_clean（nic）;
/*接收和传输完成后，就退出poll模块，重启中断*/
/*IfnoRxandTxcleanupworkwasdone,exitpollingmode.*/
e100_enable_irq（nic）;
return0;}*budget-=work_done;
return1;}staticinlinevoide100_rx_clean（structnic*nic,unsignedint*work_done,
unsignedintwork_to_do）{structrx*rx;
intrestart_required=0;
structrx*rx_to_start=NULL;
/*arewealreadyrnr?
thenpayattention!
!
!
thisensuresthat
*thestatemachineprogressionneverallowsastartwitha
*partiallycleanedlist,avoidingaracebetweenhardware
*andrx_to_cleanwheninNAPImode*/
if（RU_SUSPENDED==nic->ru_running）
restart_required=1;
/*Indicatenewlyarrivedpackets*/
for（rx=nic->rx_to_clean;rx->skb;rx=nic->rx_to_clean=rx->next）{
interr=e100_rx_indicate（nic,rx,work_done,work_to_do）;
if（-EAGAIN==err）{
/*hitquotasohavemoreworktodo,restartonce
restart_required=0;
break;
}elseif（-ENODATA==err）
break;/*Nomoretoclean*/}/*saveourstartingpointastheplacewe'llrestartthereceiver*/
if（restart_required）
rx_to_start=nic->rx_to_clean;
/*Allocnewskbstorefilllist*/
for（rx=nic->rx_to_use;!
rx->skb;rx=nic->rx_to_use=rx->next）{
if（unlikely（e100_rx_alloc_skb（nic,rx）））
break;/*Betterlucknexttime（seewatchdog）*/}if（restart_required）{
//ackthernr?
writeb（stat_ack_rnr,&nic->csr->scb.stat_ack）;
e100_start_receiver（nic,rx_to_start）;
if（work_done）
（*work_done）++;}}
四、网卡的数据接收
内核如何从网卡接受数据，传统的经典过程：
1、数据到达网卡；
2、网卡产生一个xx给内核；
3、内核使用I/O指令，从网卡I/O区域中去读取数据；
我们在许多网卡驱动中，都可以在网卡的中断函数中见到这一过程。
轮询技术，所谓NAPI技术，说来也不神秘，就是说，内核屏蔽中断，然后隔一会儿就去问网卡，"你有没有数据啊？
如果数据量少，轮询同样占用大量的不必要的CPU资源另一个问题，就是从网卡的I/O区域，包括I/O寄存器或I/O内存中去读取数据，DMA技术--让网卡直接从主内存之间读写它们的I/O数据，CPU，这儿不干你事，自己找乐子去：
1、首先，内核在主内存中为收发数据建立一个环形的缓冲队列（通常叫DMA环形缓冲区）。
2、内核将这个缓冲区通过DMA映射，把这个队列交给网卡；
3、网卡收到数据，就直接放进这个环形缓冲区了--也就是直接放进主内存了；然后，向系统产生一个中断；
4、内核收到这个中断，就取消DMA映射，这样，内核就直接从主内存中读取数据；--呵呵，这一个过程比传统的过程少了不少工作，因为设备直接把数据放进了主内存，不需要CPU的干预，效率是不是提高不少？
对应以上4步，来看它的具体实现：
1、分配环形DMA缓冲区
Linux内核中，用skb来描述一个缓存，所谓分配，就是建立一定数量的skb，然后把它们组织成一个双向链表；
2、建立DMA映射
内核通过调用
dma_map_single（structdevice*dev,void*buffer,size_tsize,enumdma_data_directiondirection）建立映射关系。
structdevice*dev，描述一个设备；
buffer：
把哪个地址映射给设备；也就是某一个skb--要映射全部，当然是做一个双向链表的循环即可；
size：
缓存大小；
direction：
映射方向--谁传给谁：
一般来说，是"双向"映射，数据在设备和内存之间双向流动；对于PCI设备而言（网卡一般是PCI的），通过另一个包裹函数pci_map_single，这样，就把buffer交给设备了！
设备可以直接从里边读/取数据。
3、网卡收到数据，就直接放进这个环形缓冲区了--也就是直接放进主内存了；然后，向系统产生一个中断；
这一步由硬件完成；
4、取消映射
dma_unmap_single，对PCI而言，大多调用它的包裹函数pci_unmap_single，不取消的话，缓存控制权还在设备手里，要调用它，把主动权掌握在CPU手里--因为我们已经接收到数据了，应该由CPU把数据交给上层网络栈；
当然，不取消之前，通常要读一些状态位信息，诸如此类，一般是调用
dma_sync_single_for_cpu（）
让CPU在取消映射前，就可以访问DMA缓冲区中的内容。
关于DMA映射的更多内容，可以参考《Linux设备驱动程序》"内存映射和DMA"章节相关内容！
OK，有了这些知识，我们就可以来看e100的代码了，它跟上面讲的步骤基本上一样的--绕了这么多圈子，就是想绕到e100上面了，呵呵！
在e100_open函数中，调用e100_up，我们前面分析它时，略过了一个重要的东东，就是环形缓冲区的建立，这一步，是通过
e100_rx_alloc_list函数调用完成的：
CODE:
staticinte100_rx_alloc_list（structnic*nic）{structrx*rx;
unsignedinti,count=nic->params.rfds.count;
nic->rx_to_use=nic->rx_to_clean=NULL;
nic->ru_running=RU_UNITIALIZED;
/*结构structrx用来描述一个缓冲区节点，这里分配了count个*/
if（!
（nic->rxs=kmalloc（sizeof（structrx）*count,GFP_ATOMIC）））
return-ENOMEM;
memset（nic->rxs,0,sizeof（structrx）*count）;
/*虽然是连续分配的，不过还是遍历它，建立双向链表，然后为每一个rx的skb指针分员分配空间
skb用来描述内核中的一个数据包，呵呵，说到重点了*/
for（rx=nic->rxs,i=0;irx->next=（i+1rx+1:
nic->rxs;
rx->prev=（i==0）?
nic->rxs+count-1:
rx-1;
if（e100_rx_alloc_skb（nic,rx））{/*分配缓存*/
e100_rx_clean_list（nic）;
return-ENOMEM;}}
nic->rx_to_use=nic->rx_to_clean=nic->rxs;
nic->ru_running=RU_SUSPENDED;
return0;}CODE:
#defineRFD_BUF_LEN（sizeof（structrfd）+VLAN_ETH_FRAME_LEN）
staticinlineinte100_rx_alloc_skb（structnic*nic,structrx*rx）{/*skb缓存的分配，是通过调用系统函数dev_alloc_skb来完成的，它同内核栈中通常调用alloc_skb的区别在于，
它是原子的，所以，通常在中断上下文中使用*/
if（!
（rx->skb=dev_alloc_skb（RFD_BUF_LEN+NET_IP_ALIGN）））
return-ENOMEM;
/*初始化必要的成员*/
skb_reserve（rx->skb,NET_IP_ALIGN）;
/*这里在数据区之前，留了一块sizeof（structrfd）这么大的空间，该结构的一个重要作用，用来保存一些状态信息，比如，在接收数据之前，可以先通过它，来判断是否真有数据到达等，诸如此类*/
memcpy（rx->skb->data,&nic->blank_rfd,sizeof（structrfd））;
/*这是最关键的一步，建立DMA映射，把每一个缓冲区rx->skb->data都映射给了设备，缓存区节点
rx利用dma_addr保存了每一次映射的地址，这个地址后面会被用到*/rx->dma_addr=pci_map_single（nic->pdev,rx->skb->data,
RFD_BUF_LEN,PCI_DMA_BIDIRECTIONAL）;
if（pci_dma_mapping_error（rx->dma_addr））{
dev_kfree_skb_any（rx->skb）;
rx->skb=0;
rx->dma_addr=0;
return-ENOMEM;}/*LinktheRFDtoendofRFAbylinkingpreviousRFDto
*thisone,andclearingELbitofprevious.*/
if（rx->prev->skb）{
structrfd*prev_rfd=（structrfd*）rx->prev->skb->data;
/*put_unaligned（val，ptr）；用到把var放到ptr指针的地方，它能处理内存对齐的问题
prev_rfd是在缓冲区开始处保存的一点空间，它的link成员，也保存了映射后的地址*/
put_unaligned（cpu_to_le32（rx->dma_addr）,
（u32*）&prev_rfd->link）;
wmb（）;
pci_dma_sync_single_for_device（nic->pdev,rx->prev->dma_addr,
sizeof（structrfd）,PCI_DMA_TODEVICE）;}return0;}e100_rx_alloc_list函数在一个循环中，建立了环形缓冲区，并调用e100_rx_alloc_skb为每个缓冲区分配了空间，并做了DMA映射。
这样，我们就可以来看接收数据的过程了。
CODE:
unsignedintwork_done=0;
inttx_cleaned;
e100_rx_clean（nic,&work_done,work_to_do）;
tx_cleaned=e100_tx_clean（nic）;
/*IfnoRxandTxcleanupworkwasdone,exitpollingmode.*/
e100_enable_irq（nic）;
return0;}*budget-=work_done;
return1;}目前，我们只关心rx，所以，e100_rx_clean函数就成了我们关注的对像，它用来从缓冲队列中接收全部数据（这或许是取名为clean的原因吧！
）：
CODE:
staticinlinevoide100_rx_clean（structnic*nic,unsignedint*work_done,
unsignedintwork_to_do）{structrx*rx;
intrestart_required=0;
structrx*rx_to_start=NULL;
/*arewealreadyrnr?
thenpayattention!
!
!
thisensuresthat
*thestatemachineprogressionneverallowsastartwitha
*partiallycleanedlist,avoidingaracebetweenhardware
*andrx_to_cleanwheninNAPImode*/
if（RU_SUSPENDED==nic->ru_running）
restart_required=1;
/*函数最重要的工作，就是遍历环形缓冲区，接收数据*/
for（rx=nic->rx_to_clean;rx->skb;rx=nic->rx_to_clean=rx->next）{interr=e100_rx_indicate（nic,rx,work_done,work_to_do）;
if（-EAGAIN==err）{
/*hitquotasohavemoreworktodo,restartonce
restart_required=0;
break;
}elseif（-ENODATA==err）
break;/*Nomoretoclean*/}/*saveourstartingpointastheplacewe'llrestartthereceiver*/
if（restart_required）
rx_to_start=nic->rx_to_clean;
/*Allocnewskbstorefilllist*/
for（rx=nic->rx_to_use;!
rx->skb;rx=nic->rx_to_use=rx->next）{
if（unlikely（e100_rx_alloc_skb（nic,rx）））
break;/*Betterlucknexttime（seewatchdog）*/}if（restart_required）{
//ackthernr?
writeb（stat_ack_rnr,&nic->csr->scb.stat_ack）;
e100_start_receiver（nic,rx_to_start）;
if（work_done）
（*work_done）++;}}
CODE:
staticinlineinte100_rx_indicate（structnic*nic,structrx*rx,
unsignedint*work_done,unsignedintwork_to_do）{structsk_buff*skb=rx->skb;
structrfd*rfd=（structrfd*）skb->data;
u16rfd_status,actual_size;
if（unlikely（work_done&&*work_done>=work_to_do））
return-EAGAIN;
pci_dma_sync_single_for_cpu函数前面已经介绍过，它让CPU在取消DMA映射之前，具备
访问DMA缓存的能力*/
pci_dma_sync_single_for_cpu（nic->pdev,rx->dma_addr,
sizeof（structrfd）,PCI_DMA_FROMDEVICE）;
rfd_status=le16_to_cpu（rfd->status）;
DPRINTK（RX_STATUS,DEBUG,"status=0x%04X\n",rfd_status）;
/*Ifdataisn'tready,nothingtoindicate*/
return-ENODATA;
/*Getactualdatasize*/
actual_size=le16_to_cpu（rfd->actual_size）&0x3FFF;
if（unlikely（actual_size>RFD_BUF_LEN-sizeof（structrfd）））
actual_size=RFD_BUF_LEN-sizeof（structrfd）;
/*取消映射，因为通过DMA，网卡已经把数据放在了主内存中，这里一取消，也就意味着，
CPU可以处理主内存中的数据了*/
pci_unmap_single（nic->pdev,rx->dma_addr,
RFD_BUF_LEN,PCI_DMA_FROMDEVICE）;
/*thisallowsforafastrestartwithoutre-enablinginterrupts*/
nic->ru_running=RU_SUSPENDED;
/*正确地设置data指针，因为最前面有一个sizeof（structrfd）大小区域，跳过它*/skb_reserve（skb,sizeof（structrfd））;
/*更新skb的tail和len指针，也是就更新接收到这么多数据的长度*/
skb_put（skb,actual_size）;
/*设置协议位*/
if（unlikely（!
（rfd_status&cb_ok）））{
/*Don'tindicateifhardwareindicateserrors*/
dev_kfree_skb_any（skb）;
/*Don'tindicateoversized
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