Linux网络驱动程序编写(三)

2.4常用的系统支持

　　2.4.1内存申请和释放

　　include/linux/kernel.h里声明了kmalloc()和kfree()。用于在内核模式下申请和释放内存。

　　void*kmalloc(unsignedintlen,intpriority);

　　voidkfree(void*__ptr);

　　与用户模式下的malloc()不同，kmalloc()申请空间有大小限制。长度是2的整次方。可以申请的最大长度也有限制。另外kmalloc()有priority参数，通常使用时可以为GFP_KERNEL，如果在中断里调用用GFP_ATOMIC参数，因为使用GFP_KERNEL则调用者可能进入sleep状态，在处理中断时是不允许的。

　　kfree()释放的内存必须是kmalloc()申请的。如果知道内存的大小，也可以用kfree_s()释放。

　　2.4.2request_irq()、free_irq()

　　这是驱动程序申请中断和释放中断的调用。在include/linux/sched.h里声明。request_irq()调用的定义：

　　intrequest_irq(unsignedintirq,

　　void(*handler)(intirq,void*dev_id,structpt_regs*regs),

　　unsignedlongirqflags,

　　constchar*devname,

　　void*dev_id);

　　irq是要申请的硬件中断号。在Intel平台，范围0--15。handler是向系统登记的中断处理函数。这是一个回调函数，中断发生时，系统调用这个函数，传入的参数包括硬件中断号，deviceid，寄存器值。dev_id就是下面的request_irq时传递给系统的参数dev_id。irqflags是中断处理的一些属性。比较重要的有SA_INTERRUPT，标明中断处理程序是快速处理程序(设置SA_INTERRUPT)还是慢速处理程序(不设置SA_INTERRUPT)。快速处理程序被调用时屏蔽所有中断。慢速处理程序不屏蔽。还有一个SA_SHIRQ属性，设置了以后运行多个设备共享中断。dev_id在中断共享时会用到。一般设置为这个设备的device结构本身或者NULL。中断处理程序可以用dev_id找到相应的控制这个中断的设备，或者用rq2dev_map找到中断对应的设备。

　　voidfree_irq(unsignedintirq,void*dev_id);

　　2.4.3时钟

　　时钟的处理类似中断，也是登记一个时间处理函数，在预定的时间过后，系统时钟的处理类似中断，也是登记一个时间处理函数，在预定的时间过后，系统会调用这个函数。在include/linux/timer.h里声明。

　　

　　

　　structtimer_list{

　　structtimer_list*next;

　　structtimer_list*prev;

　　unsignedlongexpires;

　　unsignedlongdata;

　　void(*function)(unsignedlong);

　　};

　　voidadd_timer(structtimer_list*timer);

　　intdel_timer(structtimer_list*timer);

　　voidinit_timer(structtimer_list*timer);

　　使用时钟，先声明一个timer_list结构，调用init_timer对它进行初始化。time_list结构里expires是标明这个时钟的周期，单位采用jiffies的单位。jiffies是Linux一个全局变量，代表时间。它的单位随硬件平台的不同而不同。系统里定义了一个常数HZ，代表每秒种最小时间间隔的数目。这样jiffies的单位就是1/HZ。Intel平台jiffies的单位是1/100秒，这就是系统所能分辨的最小时间间隔了。所以expires/HZ就是以秒为单位的这个时钟的周期。

　　function就是时间到了以后的回调函数，它的参数就是timer_list中的data。data这个参数在初始化时钟的时候赋值，一般赋给它设备的device结构指针。

　　在预置时间到系统调用function，同时系统把这个time_list从定时队列里清除。所以如果需要一直使用定时函数，要在function里再次调用add_timer()把这个函数。

　　I/O端口的存取使用：

　　inlineunsignedintinb(unsignedshortport);

　　inlineunsignedintinb_p(unsignedshortport);

　　inlinevoidoutb(charvalue,unsignedshortport);

　　inlinevoidoutb_p(charvalue,unsignedshortport);

　　在include/adm/io.h里定义。

　　inb_p()、outb_p()与inb()、outb_p()的不同在于前者在存取I/O时有等待

　　(pause)一适应慢速的I/O设备。

　　为了防止存取I/O时发生冲突，Linux提供对端口使用情况的控制。在使用端口之前，可以检查需要的I/O是否正在被使用，如果没有，则把端口标记为正在使用，使用完后再释放。系统提供以下几个函数做这些工作。

　　intcheck_region(unsignedintfrom,unsignedintextent);

　　

　　voidrequest_region(unsignedintfrom,unsignedintextent,constchar*name)

　　;

　　voidrelease_region(unsignedintfrom,unsignedintextent);

　　其中的参数from表示用到的I/O端口的起始地址，extent标明从from开始的端口数目。name为设备名称。

　　voidrelease_region(unsignedintfrom,unsignedintextent);

　　其中的参数from表示用到的I/O端口的起始地址，extent标明从from开始的端口数目。name为设备名称。

　　2.4.5中断打开关闭

　　系统提供给驱动程序开放和关闭响应中断的能力。是在include/asm/system.h中的两个定义。

　　#definecli()__asm____volatile__("cli"::)

　　#definesti()__asm____volatile__("sti"::)

　　2.4.6打印信息

　　类似普通程序里的printf()，驱动程序要输出信息使用printk()。在include/linux/kernel.h里声明。

　　intprintk(constchar*fmt,...);

　　其中fmt是格式化字符串。...是参数。都是和printf()格式一样的。

　　2.4.7注册驱动程序

　　如果使用模块(module)方式加载驱动程序，需要在模块初始化时把设备注册

　　到系统设备表里去。不再使用时，把设备从系统中卸除。定义在drivers/net/net_init.h里的两个函数完成这个工作。

　　intregister_netdev(structdevice*dev);

　　voidunregister_netdev(structdevice*dev);

　　dev就是要注册进系统的设备结构指针。在register_netdev()时，dev就是要注册进系统的设备结构指针。在register_netdev()时，dev结构一般填写前面11项，即到init，后面的暂时可以不用初始化。最重要的是name指针和init方法。name指针空(NULL)或者内容为''或者name[0]为空格(space)，则系统把你的设备做为以太网设备处理。以太网设备有统一的命名格式，ethX。对以太网这么特别对待大概和Linux的历史有关。

　　init方法一定要提供，register_netdev()会调用这个方法让你对硬件检测和设置。

　　register_netdev()返回0表示成功，非0不成功。

　　2.4.8sk_buff

　　Linux网络各层之间的数据传送都是通过sk_buff。sk_buff提供一套管理缓冲区的方法，是Linux系统网络高效运行的关键。每个sk_buff包括一些控制方法和一块数据缓冲区。控制方法按功能分为两种类型。一种是控制整个buffer链的方法，另一种是控制数据缓冲区的方法。sk_buff组织成双向链表的形式，根据网络应用的特点，对链表的操作主要是删除链表头的元素和添加到链表尾。sk_buff的控制方法都很短小以尽量减少系统负荷。(translatedfromarticlewrittenbyAlanCox)

　　

　　.alloc_skb()申请一个sk_buff并对它初始化。返回就是申请到的sk_buff。

　　.dev_alloc_skb()类似alloc_skb，在申请好缓冲区后，保留16字节的帧头空间。主要用在Ethernet驱动程序。

　　.kfree_skb()释放一个sk_buff。

　　.skb_clone()复制一个sk_buff，但不复制数据部分。

　　.skb_copy()完全复制一个sk_buff。

　　.skb_dequeue()从一个sk_buff链表里取出第一个元素。返回取出的sk_buff

　　.skb_dequeue()从一个sk_buff链表里取出第一个元素。返回取出的sk_buff，如果链表空则返回NULL。这是常用的一个操作。

　　.skb_queue_head()在一个sk_buff链表头放入一个元素。

　　.skb_queue_tail()在一个sk_buff链表尾放入一个元素。这也是常用的一个操作。网络数据的处理主要是对一个先进先出队列的管理，skb_queue_tail()和skb_dequeue()完成这个工作。

　　.skb_insert()在链表的某个元素前插入一个元素。

　　.skb_append()在链表的某个元素后插入一个元素。一些协议(如TCP)对没按顺序到达的数据进行重组时用到skb_insert()和skb_append()。

　　.skb_reserve()在一个申请好的sk_buff的缓冲区里保留一块空间。这个空间一般是用做下一层协议的头空间的。

　　.skb_put()在一个申请好的sk_buff的缓冲区里为数据保留一块空间。在

　　alloc_skb以后，申请到的sk_buff的缓冲区都是处于空(free)状态，有一个tail指针指向free空间，实际上开始时tail就指向缓冲区头。skb_reserve()在free空间里申请协议头空间，skb_put()申请数据空间。见下面的图。

　　.skb_push()把sk_buff缓冲区里数据空间往前移。即把Headroom中的空间移一部分到Dataarea。

　　.skb_pull()把sk_buff缓冲区里Dataarea中的空间移一部分到Headroom中。

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　　Tailroom(free)

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