设计Linux系统网络设备驱动程序

１ ｎ ｕ ｘ ／ ｉ ｉｎ ｃ １Ｕ ｄ ｅ ／ １ ｎ ｕ ｘ ／ ｉ
ｎｅｔ ｖｉ ｅ． 。 ｄｅ ｃ ｈ
■
网络物 理 设备 媒介
２ 初 始 化
网 络 设 备 的 初 始 化 主 要 是 由
设 备 媒 介 层
图 １ ｉｕ Ｌ ｎ ｘ网络驱 动程 序体 系结 构 图
开藏豸 统世界奠 ； ≯
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开 放 系统 世界
一 ［ ｉ ｕ ］ Ｌｎ ｘ 技 术 开 发 一
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序 会 很 轻 松 ， 并 且 能 够 形 成 固 定 的 模
备 接 口 ｆ ｒ （ｈｉ＿ ｖ ＝ ０： ｔ ｓ ｄｅ ＜ ｏ ｔ ｓ ｄｅ ｈｉ ＿ ｖ
数 ｈ — ａ ｒｄ
ｓ ａｒｔ ｘ ｍ ￣ ｔ ＿ ｔ，
ｄ ｖｃ ｅ ｉ ｅ数 据 结 构 中 的 ｉ ｉ ｎ ｔ函 数 指 针 所 指 的 初 始 化 函 数 来 完 成 的 。当 内 核 启 动 或 加 载 网 络 驱 动 模 块 的 时 候 ，就 会 调 用 初 始 化 过 程 。这 个 过 程 将 首 先 检 测 网 络 物
计 Ｌｉ ｎｕｘ 防 火 墙 和 网 络 入 侵 检 测 系 统 时， 可 以在 网络 驱 动程 序 的基 础上 拦 截 网 络 数 据 包 ，继 而 对 其 进 行 分 析 。由 于 Ｌｉ ｎｕｘ是 开 放 源 代 码 的 ，所 以 给 我 们 提 供 了一个分析 和改造 网络驱ｒ ｃ ｅ ｉ ｅ ｔｕ ｔｄ ｖｃ
网络 设 备接 口层
ｎｅ ＿ｄｅ ｃ ｔ ｖｉｅ）
的 详 细 内容 ， 请 参 看 ／
数 据包 发 送 ｈ ｒ ｔｒ ｍｉ ａ ｄ ｓａ ｔｘ ｔ Ｏ
中 断处 理 （ 据 包 数 接收）
设备 驱 动功 能 层
分 别 为 协 议 接 口层 、 网 络 设 备 接 口 层 、 提 供 实 际 功 能 的 设 备 驱 动 功 能 层 ，以 及 网 络 设 备 和 网 络 媒 介 层 。在 设 计 网 络 驱 动 程 序 时 ，最 主 要 的 工 作 就 是 完 成 设 备 驱 动 功 能 层 ，使 其 满 足 我 们 自 己 所 需 的 功 能 。在 Ｌｉ ｘ 中 ， 把 所 有 网 络 设 备 都 ｎｕ 抽 象 为 一 个 接 口 。这 个 接 口提 供 了 对 所 有 网 络 设 备 的 操 作 集 合 。 由 数 据 结 构 ｓ ｒ ｃ ｄ ｖ ｃ 来 表 示 网 络 设 备 在 内 核 中 ｔｕ ｔ ｅ ｉｅ
理 函 数 等 。
ｄ ｖ ｑ ｅ ｅｘ ｔ ｅ ｕ ｕ ｍｉ Ｏ
ｎ ｔ ｘ ｅｉ ｒ Ｏ ｆ
网络 协 议接 口层
有 关 ｄｅ ｃｅ ｖｉ 数 据 结 构
运 行 机 理
１ 体 系 结 构
Ｌｉ ｎｕｘ 网 络 驱 动 程 序 的 体 系 结 构 如
图 １所 示 。 可 以 划 分 为 四 层 ， 从 上 到 下
与 应 用 相 关 联 的 特 殊 事 情 ， 例 如 在 设
的 运 行 情 况 ， 即 网 络 设 备 接 口 。它 既 包 括 纯 软 件 网 络 设 备 接 口 ， 如 环 路 （ ｏｐ ｃ ， 可 以 包 括 硬 件 网 络 设 备 Ｌｏ ｂａ ｋ） 也 接 口 ，如 以 太 网 卡 。它 由 以 ｄｅ ｂａ ｅ为 ｖ— ｓ 头 指针 的设 备 链 表 来 集 中管 理 所 有 网 络 设 备 。该 设 备 链 表 中 的 每 个 元 素 代 表 一 个 网 络 设 备 接 口 。数 据 结 构 ｄｅ ｉｅ中 有 ｖｃ 很 多 供 系 统 访 问和 协 议 层 调 用 的 设 备 方 法 ，包 括 供 设 备 初 始 化 和 往 系 统 注 册 用 的 ｉ ｔ函 数 、 打 开 和 关 闭 网 络 设 备 的 ｎｉ ｏ ｎ和 ｓ ｏ ｐｅ ｔ ｐ函 数 、处 理 数 据 包 发 送 的 函
３ 数据 包的 发送 与接收
数 据 包 的 发 送 和 接 收 是 实 现 Ｌｉ ｎｕｘ 网 络 驱 动 程 序 中 两 个 最 关 键 的 过 程 。对 这 两个 过程 处 理 的好 坏 将 直 接 影 响 到 驱 动 程 序 的 整 体 运 行 质 量 。 图 １中 也 很 明 确 地 说 明 了 网 络 数 据 包 的 传 输 过 程 。首 先 在 网 络 设 备 驱 动 加 载 时 ， 通 过 ｄｅ ｃ ｖｉｅ 域 中 的 ｉｉ 函 数 指 针 调 用 网 络 设 备 的 初 ｎｔ 始 化 函 数 ，对 设 备 进 行 初 始 化 如 果 操 作 成 功 就 可 以 通 过 ｄｅ ｉ ｅ域 中 的 ｏ ｎ ｖｃ ｐｅ 函 数 指 针调 用 网络 设 备 的打 开 函数 打 开 设 备 ，再 通 过 ｄｅ ｃ ｖｉｅ域 中 的 建 立 硬 件 包 头 函 数 指 针 ｈａ ｄ＿ ａ ｅ 来 建 立 硬 件 包 ｒ ｈｅ ｄ ｒ 头 信 息 。最 后 通 过 协 议 接 口层 函 数
并使 其 满足 特殊 应 用 的绝 好机 会 。本
文 对 Ｌｉ ｎｕｘ 内 核 中 的 网 络 驱 动 程 序 部 分 进 行 了 详 细 讨 论 ， 并 给 出 了 实 现 Ｌｉ ｎｕｘ网 络 驱 动 程 序 的 重 要 过 程 、一 种 实现模 式和具 体实例 。
以 及 中 断 处
理 设 备 是 否 存 在 。它 通 过 检 测 物 理 设 备
的 硬 件 特 征 来 完 成 ，然 后 再 对 设 备 进 行 资 源 配 置 。这 些 完 成 之 后 就 要 构 造 设 备 的 ｄ ｖｉｅ数 据 结 构 ，用 检 测 到 的 数 值 来 ｅ ｃ 对 ｄ ｖｉ 中 的 变 量 初 始 化 。这 一 步 很 重 ｅ ｃ ｅ 要 。最 后 向 Ｌｉ ｘ 内 核 注 册 该 设 备 并 申 ｎｕ 请 内存 空 间 。
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设 设 计 备
一 ［ ｉ ｕ ］ Ｌｎ ｘ 技术 开 发 ■
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Ｌｉ ｘ 网 络 设 备 驱 动 程 序 是 Ｌｉ ｎｕ ｎｕｘ 操 作 系 统 网 络 应 用 中 的 一 个 重 要 组 成 部 分 。 分 析 其 运 行 机 理 ， 对 于 设 计 Ｌｉ ｎｕｘ网 络 应 用 程 序 是 很 有 帮 助 的 。我 们 可 以 在 网 络 驱 动 程 序 这 一 级 做 一 些