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[26292] 2020-10-29_图解Linux网络包接收过程

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-19
2020-10-29_图解Linux网络包接收过程 图 解 L i n u x 网 络 包 接 收 过 程 L i n u x 学 习   2 0 2 0 - 1 0 - 2 9 以 下 文 章 来 源 于 开 发 内 功 修 炼   ， 作 者 张 彦 飞 a l l e n 来 自 公 众 号 ： 来 自 公 众 号 ： 开 发 内 功 修 炼 开 发 内 功 修 炼 因 为 要 对 百 万 、 千 万 、 甚 至 是 过 亿 的 用 户 提 供 各 种 网 络 服 务 ， 所 以 在 一 线 互 联 网 企 业 里 面 试 和 晋 升 后 端 开 发 同 学 的 其 中 一 个 重 点 要 求 就 是 要 能 支 撑 高 并 发 ， 要 理 解 性 能 开 销 ， 会 进 行 性 能 优 化 。 而 很 多 时 候 ， 如 果 你 对 L i n u x 底 层 的 理 解 不 深 的 话 ， 遇 到 很 多 线 上 性 能 瓶 颈 你 会 觉 得 狗 拿 刺 猬 ， 无 从 下 手 。 我 们 今 天 用 图 解 的 方 式 ， 来 深 度 理 解 一 下 在 L i n u x 下 网 络 包 的 接 收 过 程 。 还 是 按 照 惯 例 来 借 用 一 段 最 简 单 的 代 码 开 始 思 考 。 为 了 简 单 起 见 ， 我 们 用 u d p 来 举 例 ， 如 下 ： 上 面 代 码 是 一 段 u d p   s e r v e r 接 收 收 据 的 逻 辑 。 当 在 开 发 视 角 看 的 时 候 ， 只 要 客 户 端 有 对 应 的 数 据 发 送 过 来 ， 服 务 器 端 执 行 后 就 能 收 到 它 ， 并 把 它 打 印 出 来 。 我 们 现 在 想 知 道 的 是 ， 当 网 络 包 达 到 网 卡 ， 直 到 我 们 的 收 到 数 据 ， 这 中 间 ， 究 竟 都 发 生 过 什 么 ？ 通 过 本 文 ， 你 将 深 入 理 解 L i n u x 网 络 系 统 内 部 是 如 何 实 现 的 ， 以 及 各 个 部 分 之 间 如 何 交 互 。 相 信 这 对 你 的 工 作 将 会 有 非 常 大 的 帮 助 。 本 文 基 于 L i n u x   3 . 1 0 ， 源 代 码 参 见 h t t p s : / / m i r r o r s . e d g e . k e r n e l . o r g / p u b / l i n u x / k e r n e l / v 3 . x / ， 网 卡 驱 动 采 用 I n t e l 的 i g b 网 卡 举 例 。 友 情 提 示 ， 本 文 略 长 ， 可 以 先 M a r k 后 看 ！ 一 一 L i n u x 网 络 收 网 络 收 包 总 览 包 总 览 开 发 内 功 修 炼 开 发 内 功 修 炼   . 飞 哥 有 鹅 厂 、 搜 狗   1 0   年 多 的 开 发 工 作 经 验 。 通 过 本 号 ， 我 把 多 年 中 对 于 性 能 的 一 些 深 度 思 考 分 享 给 大 家 。 i n t   m a i n ( ) {         i n t   s e r v e r S o c k e t F d   =   s o c k e t ( A F _ I N E T ,   S O C K _ D G R A M ,   0 ) ;         b i n d ( s e r v e r S o c k e t F d ,   . . . ) ;         c h a r   b u f f [ B U F F S I Z E ] ;         i n t   r e a d C o u n t   =   r e c v f r o m ( s e r v e r S o c k e t F d ,   b u f f ,   B U F F S I Z E ,   0 ,   . . . ) ;         b u f f [ r e a d C o u n t ]   =   ' 0 ' ;         p r i n t f ( " R e c e i v e   f r o m   c l i e n t : % s n " ,   b u f f ) ; } r e c v _ f r o m r e c v f r o m
在 T C P / I P 网 络 分 层 模 型 里 ， 整 个 协 议 栈 被 分 成 了 物 理 层 、 链 路 层 、 网 络 层 ， 传 输 层 和 应 用 层 。 物 理 层 对 应 的 是 网 卡 和 网 线 ， 应 用 层 对 应 的 是 我 们 常 见 的 N g i n x ， F T P 等 等 各 种 应 用 。 L i n u x 实 现 的 是 链 路 层 、 网 络 层 和 传 输 层 这 三 层 。 在 L i n u x 内 核 实 现 中 ， 链 路 层 协 议 靠 网 卡 驱 动 来 实 现 ， 内 核 协 议 栈 来 实 现 网 络 层 和 传 输 层 。 内 核 对 更 上 层 的 应 用 层 提 供 s o c k e t 接 口 来 供 用 户 进 程 访 问 。 我 们 用 L i n u x 的 视 角 来 看 到 的 T C P / I P 网 络 分 层 模 型 应 该 是 下 面 这 个 样 子 的 。 图 1   L i n u x 视 角 的 网 络 协 议 栈 在 L i n u x 的 源 代 码 中 ， 网 络 设 备 驱 动 对 应 的 逻 辑 位 于 ,   其 中 i n t e l 系 列 网 卡 的 驱 动 在 目 录 下 。 协 议 栈 模 块 代 码 位 于 和 目 录 。 内 核 和 网 络 设 备 驱 动 是 通 过 中 断 的 方 式 来 处 理 的 。 当 设 备 上 有 数 据 到 达 的 时 候 ， 会 给 C P U 的 相 关 引 脚 上 触 发 一 个 电 压 变 化 ， 以 通 知 C P U 来 处 理 数 据 。 对 于 网 络 模 块 来 说 ， 由 于 处 理 过 程 比 较 复 杂 和 耗 时 ， 如 果 在 中 断 函 数 中 完 成 所 有 的 处 理 ， 将 会 导 致 中 断 处 理 函 数 （ 优 先 级 过 高 ） 将 过 度 占 据 C P U ， 将 导 致 C P U 无 法 响 应 其 它 设 备 ， 例 如 鼠 标 和 键 盘 的 消 息 。 因 此 L i n u x 中 断 处 理 函 数 是 分 上 半 部 和 下 半 部 的 。 上 半 部 是 只 进 行 最 简 单 的 工 作 ， 快 速 处 理 然 后 释 放 C P U ， 接 着 C P U 就 可 以 允 许 其 它 中 断 进 来 。 剩 下 将 绝 大 部 分 的 工 作 都 放 到 下 半 部 中 ， 可 以 慢 慢 从 容 处 理 。 2 . 4 以 后 的 内 核 版 本 采 用 的 下 半 部 实 现 方 式 是 软 中 断 ， 由 k s o f t i r q d 内 核 线 程 全 权 处 理 。 和 硬 中 断 不 同 的 是 ， 硬 中 断 是 通 过 给 C P U 物 理 引 脚 施 加 电 压 变 化 ， 而 软 中 断 是 通 过 给 内 存 中 的 一 个 变 量 的 二 进 制 值 以 通 知 软 中 断 处 理 程 序 。 好 了 ， 大 概 了 解 了 网 卡 驱 动 、 硬 中 断 、 软 中 断 和 k s o f t i r q d 线 程 之 后 ， 我 们 在 这 几 个 概 念 的 基 础 上 给 出 一 个 内 核 收 包 的 路 径 示 意 : d r i v e r / n e t / e t h e r n e t d r i v e r / n e t / e t h e r n e t / i n t e l k e r n e l n e t
图 2   L i n u x 内 核 网 络 收 包 总 览 当 网 卡 上 收 到 数 据 以 后 ， L i n u x 中 第 一 个 工 作 的 模 块 是 网 络 驱 动 。 网 络 驱 动 会 以 D M A 的 方 式 把 网 卡 上 收 到 的 帧 写 到 内 存 里 。 再 向 C P U 发 起 一 个 中 断 ， 以 通 知 C P U 有 数 据 到 达 。 第 二 ， 当 C P U 收 到 中 断 请 求 后 ， 会 去 调 用 网 络 驱 动 注 册 的 中 断 处 理 函 数 。 网 卡 的 中 断 处 理 函 数 并 不 做 过 多 工 作 ， 发 出 软 中 断 请 求 ， 然 后 尽 快 释 放 C P U 。 k s o f t i r q d 检 测 到 有 软 中 断 请 求 到 达 ， 调 用 p o l l 开 始 轮 询 收 包 ， 收 到 后 交 由 各 级 协 议 栈 处 理 。 对 于 U D P 包 来 说 ， 会 被 放 到 用 户 s o c k e t 的 接 收 队 列 中 。 我 们 从 上 面 这 张 图 中 已 经 从 整 体 上 把 握 到 了 L i n u x 对 数 据 包 的 处 理 过 程 。 但 是 要 想 了 解 更 多 网 络 模 块 工 作 的 细 节 ， 我 们 还 得 往 下 看 。 二 二 L i n u x 启 动 启 动 L i n u x 驱 动 ， 内 核 协 议 栈 等 等 模 块 在 具 备 接 收 网 卡 数 据 包 之 前 ， 要 做 很 多 的 准 备 工 作 才 行 。 比 如 要 提 前 创 建 好 k s o f t i r q d 内 核 线 程 ， 要 注 册 好 各 个 协 议 对 应 的 处 理 函 数 ， 网 络 设 备 子 系 统 要 提 前 初 始 化 好 ， 网 卡 要 启 动 好 。 只 有 这 些 都 R e a d y 之 后 ， 我 们 才 能 真 正 开 始 接 收 数 据 包 。 那 么 我 们 现 在 来 看 看 这 些 准 备 工 作 都 是 怎 么 做 的 。 2 . 1   创 建 创 建 k s o f t i r q d 内 核 线 程 内 核 线 程 L i n u x 的 软 中 断 都 是 在 专 门 的 内 核 线 程 （ k s o f t i r q d ） 中 进 行 的 ， 因 此 我 们 非 常 有 必 要 看 一 下 这 些 进 程 是 怎 么 初 始 化 的 ， 这 样 我 们 才 能 在 后 面 更 准 确 地 了 解 收 包 过 程 。 该 进 程 数 量 不 是 1 个 ， 而 是 N 个 ， 其 中 N 等 于 你 的 机 器 的 核 数 。 系 统 初 始 化 的 时 候 在 k e r n e l / s m p b o o t . c 中 调 用 了 s m p b o o t _ r e g i s t e r _ p e r c p u _ t h r e a d ，   该 函 数 进 一 步 会 执 行 到 s p a w n _ k s o f t i r q d （ 位 于 k e r n e l / s o f t i r q . c ） 来 创 建 出 s o f t i r q d 进 程 。 图 3   创 建 k s o f t i r q d 内 核 线 程 相 关 代 码 如 下 ：
当 k s o f t i r q d 被 创 建 出 来 以 后 ， 它 就 会 进 入 自 己 的 线 程 循 环 函 数 k s o f t i r q d _ s h o u l d _ r u n 和 r u n _ k s o f t i r q d 了 。 不 停 地 判 断 有 没 有 软 中 断 需 要 被 处 理 。 这 里 需 要 注 意 的 一 点 是 ， 软 中 断 不 仅 仅 只 有 网 络 软 中 断 ， 还 有 其 它 类 型 。 ; 2 . 2   网 络 子 系 统 初 始 化 网 络 子 系 统 初 始 化 / / f i l e :   k e r n e l / s o f t i r q . c s t a t i c   s t r u c t   s m p _ h o t p l u g _ t h r e a d   s o f t i r q _ t h r e a d s   =   {         . s t o r e                     =   & k s o f t i r q d ,         . t h r e a d _ s h o u l d _ r u n     =   k s o f t i r q d _ s h o u l d _ r u n ,         . t h r e a d _ f n             =   r u n _ k s o f t i r q d ,         . t h r e a d _ c o m m                 =   " k s o f t i r q d / % u " , } ; s t a t i c   _ _ i n i t   i n t   s p a w n _ k s o f t i r q d ( v o i d ) {         r e g i s t e r _ c p u _ n o t i f i e r ( & c p u _ n f b ) ;         B U G _ O N ( s m p b o o t _ r e g i s t e r _ p e r c p u _ t h r e a d ( & s o f t i r q _ t h r e a d s ) ) ;         r e t u r n   0 ; } e a r l y _ i n i t c a l l ( s p a w n _ k s o f t i r q d ) ; / / f i l e :   i n c l u d e / l i n u x / i n t e r r u p t . h e n u m {         H I _ S O F T I R Q = 0 ,         T I M E R _ S O F T I R Q ,         N E T _ T X _ S O F T I R Q ,         N E T _ R X _ S O F T I R Q ,         B L O C K _ S O F T I R Q ,         B L O C K _ I O P O L L _ S O F T I R Q ,         T A S K L E T _ S O F T I R Q ,         S C H E D _ S O F T I R Q ,         H R T I M E R _ S O F T I R Q ,         R C U _ S O F T I R Q ,     }
图 4   网 络 子 系 统 初 始 化 l i n u x 内 核 通 过 调 用 来 初 始 化 各 个 子 系 统 ， 在 源 代 码 目 录 里 你 可 以 g r e p 出 许 多 对 这 个 函 数 的 调 用 。 这 里 我 们 要 说 的 是 网 络 子 系 统 的 初 始 化 ， 会 执 行 到 函 数 。 在 这 个 函 数 里 ， 会 为 每 个 C P U 都 申 请 一 个 数 据 结 构 ， 在 这 个 数 据 结 构 里 的 是 等 待 驱 动 程 序 将 其 p o l l 函 数 注 册 进 来 ， 稍 后 网 卡 驱 动 初 始 化 的 时 候 我 们 可 以 看 到 这 一 过 程 。 s u b s y s _ i n i t c a l l n e t _ d e v _ i n i t / / f i l e :   n e t / c o r e / d e v . c s t a t i c   i n t   _ _ i n i t   n e t _ d e v _ i n i t ( v o i d ) {         . . . . . .         f o r _ e a c h _ p o s s i b l e _ c p u ( i )   {                 s t r u c t   s o f t n e t _ d a t a   * s d   =   & p e r _ c p u ( s o f t n e t _ d a t a ,   i ) ;                 m e m s e t ( s d ,   0 ,   s i z e o f ( * s d ) ) ;                 s k b _ q u e u e _ h e a d _ i n i t ( & s d - > i n p u t _ p k t _ q u e u e ) ;                 s k b _ q u e u e _ h e a d _ i n i t ( & s d - > p r o c e s s _ q u e u e ) ;                 s d - > c o m p l e t i o n _ q u e u e   =   N U L L ;                 I N I T _ L I S T _ H E A D ( & s d - > p o l l _ l i s t ) ;                 . . . . . .         }         . . . . . .         o p e n _ s o f t i r q ( N E T _ T X _ S O F T I R Q ,   n e t _ t x _ a c t i o n ) ;         o p e n _ s o f t i r q ( N E T _ R X _ S O F T I R Q ,   n e t _ r x _ a c t i o n ) ; } s u b s y s _ i n i t c a l l ( n e t _ d e v _ i n i t ) ; s o f t n e t _ d a t a p o l l _ l i s t
另 外 o p e n _ s o f t i r q 注 册 了 每 一 种 软 中 断 都 注 册 一 个 处 理 函 数 。 N E T _ T X _ S O F T I R Q 的 处 理 函 数 为 n e t _ t x _ a c t i o n ， N E T _ R X _ S O F T I R Q 的 为 n e t _ r x _ a c t i o n 。 继 续 跟 踪 后 发 现 这 个 注 册 的 方 式 是 记 录 在 变 量 里 的 。 后 面 k s o f t i r q d 线 程 收 到 软 中 断 的 时 候 ， 也 会 使 用 这 个 变 量 来 找 到 每 一 种 软 中 断 对 应 的 处 理 函 数 。 2 . 3   协 议 栈 注 册 协 议 栈 注 册 内 核 实 现 了 网 络 层 的 i p 协 议 ， 也 实 现 了 传 输 层 的 t c p 协 议 和 u d p 协 议 。 这 些 协 议 对 应 的 实 现 函 数 分 别 是 i p _ r c v ( ) , t c p _ v 4 _ r c v ( ) 和 u d p _ r c v ( ) 。 和 我 们 平 时 写 代 码 的 方 式 不 一 样 的 是 ， 内 核 是 通 过 注 册 的 方 式 来 实 现 的 。 L i n u x 内 核 中 的 和 类 似 ， 也 是 初 始 化 模 块 的 入 口 。 调 用 后 开 始 网 络 协 议 栈 注 册 。 通 过 ， 将 这 些 函 数 注 册 到 了 i n e t _ p r o t o s 和 p t y p e _ b a s e 数 据 结 构 中 了 。 如 下 图 : 图 5   A F _ I N E T 协 议 栈 注 册 相 关 代 码 如 下 o p e n _ s o f t i r q s o f t i r q _ v e c / / f i l e :   k e r n e l / s o f t i r q . c v o i d   o p e n _ s o f t i r q ( i n t   n r ,   v o i d   ( * a c t i o n ) ( s t r u c t   s o f t i r q _ a c t i o n   * ) ) {         s o f t i r q _ v e c [ n r ] . a c t i o n   =   a c t i o n ; } f s _ i n i t c a l l s u b s y s _ i n i t c a l l f s _ i n i t c a l l i n e t _ i n i t i n e t _ i n i t
; s t a t i c   i n t   _ _ i n i t   i n e t _ i n i t ( v o i d ) { 上 面 的 代 码 中 我 们 可 以 看 到 ， u d p _ p r o t o c o l 结 构 体 中 的 h a n d l e r 是 u d p _ r c v ， t c p _ p r o t o c o l 结 构 体 中 的 h a n d l e r 是 t c p _ v 4 _ r c v ， 通 过 i n e t _ a d d _ p r o t o c o l 被 初 始 化 了 进 来 。 / / f i l e :   n e t / i p v 4 / a f _ i n e t . c s t a t i c   s t r u c t   p a c k e t _ t y p e   i p _ p a c k e t _ t y p e   _ _ r e a d _ m o s t l y   =   {         . t y p e   =   c p u _ t o _ b e 1 6 ( E T H _ P _ I P ) ,         . f u n c   =   i p _ r c v , } ; s t a t i c   c o n s t   s t r u c t   n e t _ p r o t o c o l   u d p _ p r o t o c o l   =   {         . h a n d l e r   =     u d p _ r c v ,         . e r r _ h a n d l e r   =     u d p _ e r r ,         . n o _ p o l i c y   =         1 ,         . n e t n s _ o k   =   1 , } ; s t a t i c   c o n s t   s t r u c t   n e t _ p r o t o c o l   t c p _ p r o t o c o l   =   {         . e a r l y _ d e m u x         =       t c p _ v 4 _ e a r l y _ d e m u x ,         . h a n d l e r         =       t c p _ v 4 _ r c v ,         . e r r _ h a n d l e r         =       t c p _ v 4 _ e r r ,         . n o _ p o l i c y     =       1 ,         . n e t n s _ o k       =       1 , }         . . . . . .         i f   ( i n e t _ a d d _ p r o t o c o l ( & i c m p _ p r o t o c o l ,   I P P R O T O _ I C M P )   <   0 )                 p r _ c r i t ( " % s :   C a n n o t   a d d   I C M P   p r o t o c o l n " ,   _ _ f u n c _ _ ) ;         i f   ( i n e t _ a d d _ p r o t o c o l ( & u d p _ p r o t o c o l ,   I P P R O T O _ U D P )   <   0 )                 p r _ c r i t ( " % s :   C a n n o t   a d d   U D P   p r o t o c o l n " ,   _ _ f u n c _ _ ) ;         i f   ( i n e t _ a d d _ p r o t o c o l ( & t c p _ p r o t o c o l ,   I P P R O T O _ T C P )   <   0 )                 p r _ c r i t ( " % s :   C a n n o t   a d d   T C P   p r o t o c o l n " ,   _ _ f u n c _ _ ) ;         . . . . . .         d e v _ a d d _ p a c k ( & i p _ p a c k e t _ t y p e ) ; } i n t   i n e t _ a d d _ p r o t o c o l ( c o n s t   s t r u c t   n e t _ p r o t o c o l   * p r o t ,   u n s i g n e d   c h a r   p r o t o c o l ) {         i f   ( ! p r o t - > n e t n s _ o k )   {                 p r _ e r r ( " P r o t o c o l   % u   i s   n o t   n a m e s p a c e   a w a r e ,   c a n n o t   r e g i s t e r . n " ,                         p r o t o c o l ) ;                 r e t u r n   - E I N V A L ;         }         r e t u r n   ! c m p x c h g ( ( c o n s t   s t r u c t   n e t _ p r o t o c o l   * * ) & i n e t _ p r o t o s [ p r o t o c o l ] ,                         N U L L ,   p r o t )   ?   0   :   - 1 ; }
函 数 将 t c p 和 u d p 对 应 的 处 理 函 数 都 注 册 到 了 i n e t _ p r o t o s 数 组 中 了 。 再 看 这 一 行 ， i p _ p a c k e t _ t y p e 结 构 体 中 的 t y p e 是 协 议 名 ， f u n c 是 i p _ r c v 函 数 ， 在 d e v _ a d d _ p a c k 中 会 被 注 册 到 p t y p e _ b a s e 哈 希 表 中 。 这 里 我 们 需 要 记 住 i n e t _ p r o t o s 记 录 着 记 录 着 u d p ， ， t c p 的 处 理 函 数 地 址 ， 的 处 理 函 数 地 址 ， p t y p e _ b a s e 存 储 着 存 储 着 i p _ r c v ( ) 函 数 的 处 理 地 址 函 数 的 处 理 地 址 。 后 面 我 们 会 看 到 软 中 断 中 会 通 过 p t y p e _ b a s e 找 到 i p _ r c v 函 数 地 址 ， 进 而 将 i p 包 正 确 地 送 到 i p _ r c v ( ) 中 执 行 。 在 i p _ r c v 中 将 会 通 过 i n e t _ p r o t o s 找 到 t c p 或 者 u d p 的 处 理 函 数 ， 再 而 把 包 转 发 给 u d p _ r c v ( ) 或 t c p _ v 4 _ r c v ( ) 函 数 。 扩 展 一 下 ， 如 果 看 一 下 i p _ r c v 和 u d p _ r c v 等 函 数 的 代 码 能 看 到 很 多 协 议 的 处 理 过 程 。 例 如 ， i p _ r c v 中 会 处 理 n e t f i l t e r 和 i p t a b l e 过 滤 ， 如 果 你 有 很 多 或 者 很 复 杂 的   n e t f i l t e r   或   i p t a b l e s   规 则 ， 这 些 规 则 都 是 在 软 中 断 的 上 下 文 中 执 行 的 ， 会 加 大 网 络 延 迟 。 再 例 如 ， u d p _ r c v 中 会 判 断 s o c k e t 接 收 队 列 是 否 满 了 。 对 应 的 相 关 内 核 参 数 是 n e t . c o r e . r m e m _ m a x 和 n e t . c o r e . r m e m _ d e f a u l t 。 如 果 有 兴 趣 ， 建 议 大 家 好 好 读 一 下 这 个 函 数 的 代 码 。 2 . 4   网 卡 驱 动 初 始 化 网 卡 驱 动 初 始 化 每 一 个 驱 动 程 序 （ 不 仅 仅 只 是 网 卡 驱 动 ） 会 使 用   m o d u l e _ i n i t   向 内 核 注 册 一 个 初 始 化 函 数 ， 当 驱 动 被 加 载 时 ， 内 核 会 调 用 这 个 函 数 。 比 如 i g b 网 卡 驱 动 的 代 码 位 于 i n e t _ a d d _ p r o t o c o l d e v _ a d d _ p a c k ( & i p _ p a c k e t _ t y p e ) ; / / f i l e :   n e t / c o r e / d e v . c v o i d   d e v _ a d d _ p a c k ( s t r u c t   p a c k e t _ t y p e   * p t ) {         s t r u c t   l i s t _ h e a d   * h e a d   =   p t y p e _ h e a d ( p t ) ;         . . . . . . } s t a t i c   i n l i n e   s t r u c t   l i s t _ h e a d   * p t y p e _ h e a d ( c o n s t   s t r u c t   p a c k e t _ t y p e   * p t ) {         i f   ( p t - > t y p e   = =   h t o n s ( E T H _ P _ A L L ) )                 r e t u r n   & p t y p e _ a l l ;         e l s e                 r e t u r n   & p t y p e _ b a s e [ n t o h s ( p t - > t y p e )   &   P T Y P E _ H A S H _ M A S K ] ; } i n e t _ i n i t d r i v e r s / n e t / e t h e r n e t / i n t e l / i g b / i g b _ m a i n . c
; s t a t i c   i n t   _ _ i n i t   i g b _ i n i t _ m o d u l e ( v o i d ) { 驱 动 的 调 用 完 成 后 ， L i n u x 内 核 就 知 道 了 该 驱 动 的 相 关 信 息 ， 比 如 i g b 网 卡 驱 动 的 和 函 数 地 址 等 等 。 当 网 卡 设 备 被 识 别 以 后 ， 内 核 会 调 用 其 驱 动 的 p r o b e 方 法 （ i g b _ d r i v e r 的 p r o b e 方 法 是 i g b _ p r o b e ） 。 驱 动 p r o b e 方 法 执 行 的 目 的 就 是 让 设 备 r e a d y ， 对 于 i g b 网 卡 ， 其 位 于 d r i v e r s / n e t / e t h e r n e t / i n t e l / i g b / i g b _ m a i n . c 下 。 主 要 执 行 的 操 作 如 下 ： 图 6   网 卡 驱 动 初 始 化 第 5 步 中 我 们 看 到 ， 网 卡 驱 动 实 现 了 e t h t o o l 所 需 要 的 接 口 ， 也 在 这 里 注 册 完 成 函 数 地 址 的 注 册 。 当   e t h t o o l   发 起 一 个 系 统 调 用 之 后 ， 内 核 会 找 到 对 应 操 作 的 回 调 函 数 。 对 于 i g b 网 卡 来 说 ， 其 实 现 函 数 都 在 d r i v e r s / n e t / e t h e r n e t / i n t e l / i g b / i g b _ e t h t o o l . c 下 。 相 信 你 这 次 能 彻 底 理 解 e t h t o o l 的 工 作 原 理 了 吧 ？ 这 个 命 令 之 所 以 能 查 看 网 卡 收 发 包 统 计 、 能 修 改 网 卡 自 适 应 模 式 、 能 调 整 R X   队 列 的 数 量 和 大 小 ， 是 因 为 e t h t o o l 命 令 最 终 调 用 到 了 网 卡 驱 动 的 相 应 方 法 ， 而 不 是 e t h t o o l 本 身 有 这 个 超 能 力 。 第 6 步 注 册 的 i g b _ n e t d e v _ o p s 中 包 含 的 是 i g b _ o p e n 等 函 数 ， 该 函 数 在 网 卡 被 启 动 的 时 候 会 被 调 用 。 / / f i l e :   d r i v e r s / n e t / e t h e r n e t / i n t e l / i g b / i g b _ m a i n . c s t a t i c   s t r u c t   p c i _ d r i v e r   i g b _ d r i v e r   =   {         . n a m e           =   i g b _ d r i v e r _ n a m e ,         . i d _ t a b l e   =   i g b _ p c i _ t b l ,         . p r o b e         =   i g b _ p r o b e ,         . r e m o v e       =   i g b _ r e m o v e ,         . . . . . . }         . . . . . .         r e t   =   p c i _ r e g i s t e r _ d r i v e r ( & i g b _ d r i v e r ) ;         r e t u r n   r e t ; } p c i _ r e g i s t e r _ d r i v e r i g b _ d r i v e r _ n a m e i g b _ p r o b e i g b _ p r o b e
s t a t i c   c o n s t   s t r u c t   n e t _ d e v i c e _ o p s   i g b _ n e t d e v _ o p s   =   { . . . . . 第 7 步 中 ， 在 i g b _ p r o b e 初 始 化 过 程 中 ， 还 调 用 到 了 。 他 注 册 了 一 个 N A P I 机 制 所 必 须 的 p o l l 函 数 ， 对 于 i g b 网 卡 驱 动 来 说 ， 这 个 函 数 就 是 i g b _ p o l l , 如 下 代 码 所 示 。 2 . 5   启 动 网 卡 启 动 网 卡 当 上 面 的 初 始 化 都 完 成 以 后 ， 就 可 以 启 动 网 卡 了 。 回 忆 前 面 网 卡 驱 动 初 始 化 时 ， 我 们 提 到 了 驱 动 向 内 核 注 册 了   s t r u c t u r e   n e t _ d e v i c e _ o p s   变 量 ， 它 包 含 着 网 卡 启 用 、 发 包 、 设 置 m a c   地 址 等 回 调 函 数 （ 函 数 指 针 ） 。 当 启 用 一 个 网 卡 时 （ 例 如 ， 通 过   i f c o n f i g   e t h 0   u p ） ， n e t _ d e v i c e _ o p s 中 的   i g b _ o p e n 方 法 会 被 调 用 。 它 通 常 会 做 以 下 事 情 ： 图 7   启 动 网 卡 / / f i l e :   d r i v e r s / n e t / e t h e r n e t / i n t e l / i g b / i g b _ m a i n . c     . n d o _ o p e n                               =   i g b _ o p e n ,     . n d o _ s t o p                               =   i g b _ c l o s e ,     . n d o _ s t a r t _ x m i t                   =   i g b _ x m i t _ f r a m e ,     . n d o _ g e t _ s t a t s 6 4                 =   i g b _ g e t _ s t a t s 6 4 ,     . n d o _ s e t _ r x _ m o d e                 =   i g b _ s e t _ r x _ m o d e ,     . n d o _ s e t _ m a c _ a d d r e s s         =   i g b _ s e t _ m a c ,     . n d o _ c h a n g e _ m t u                   =   i g b _ c h a n g e _ m t u ,     . n d o _ d o _ i o c t l                       =   i g b _ i o c t l ,   . i g b _ a l l o c _ q _ v e c t o r s t a t i c   i n t   i g b _ a l l o c _ q _ v e c t o r ( s t r u c t   i g b _ a d a p t e r   * a d a p t e r ,                                     i n t   v _ c o u n t ,   i n t   v _ i d x ,                                     i n t   t x r _ c o u n t ,   i n t   t x r _ i d x ,                                     i n t   r x r _ c o u n t ,   i n t   r x r _ i d x ) {         . . . . . .         / *   i n i t i a l i z e   N A P I   * /         n e t i f _ n a p i _ a d d ( a d a p t e r - > n e t d e v ,   & q _ v e c t o r - > n a p i ,                               i g b _ p o l l ,   6 4 ) ; }
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