Linux网卡驱动(3)-网卡驱动深层分析

之前我们介绍了网卡是怎么把一个数据包发送到网络上的，但是这只是Linux网络系统中的一个非常小的部分。对于内核怎么把用户数据传递给网卡，以及内核怎么把网卡收到的数据传递给用户是一个庞大的知识。

学过计算机网络的都知道，当用户需要发送数据的时候，需要根据路由表找到数据包下一站该发送到哪个路由器，这个路由器叫做这个网卡的邻居。如果邻居的MAC地址不知道，还需要通过ARP协议获取的路由去的MAC地址，这个过程交给邻居子系统来完成。

分析过程还是依据第一节课中的5层模型来分析：

1、系统调用接口

2、协议无关层

3、网络协议栈

4、设备无关层

5、硬件驱动

当用户调用write系统调用时，内核是用哪个函数来响应的呢？在第一节课中我们知道soket有一个操作函数集，socket_file_ops:

/* *Socket files have a set of 'special' operations as well as the generic file ones. These don't appear *in the operation structures but are done directly via the socketcall() multiplexor. */static const struct file_operations socket_file_ops = {.owner =THIS_MODULE,.llseek =no_llseek,.aio_read =sock_aio_read,.aio_write =sock_aio_write,.poll =sock_poll,.unlocked_ioctl = sock_ioctl,#ifdef CONFIG_COMPAT.compat_ioctl = compat_sock_ioctl,#endif.mmap =sock_mmap,.open =sock_no_open,/* special open code to disallow open via /proc */.release =sock_close,.fasync =sock_fasync,.sendpage =sock_sendpage,.splice_write = generic_splice_sendpage,.splice_read =sock_splice_read,};

调用write函数时会调用到aio_write这个函数，这个函数又是由socket_aio_write实现的，我们寻本朔源可以知道调用过程是sock_aio_write->do_sock_write->__sock_sendmsg->sock->ops->sendmsg。到这里这些函数的处理过程都是属于系统调用接口和协议无关层的。接下来就会使用具体的方式函数来实现各种协议包的发送。

假如说我们需要发送一个UDP的包，这个包是用哪个函数发送出去的呢？

其实是用udp_sendmsg来实现的，这个函数就是协议栈的入口了。我们分析这段代码的实现过程：

这段代码最重要的2个操作就是

1、获取路由表的信息，通过路由找到下一站发送的IP地址，使用的是ip_route_output_flow

2、接下来就是把数据发送出去了，使用的是udp_push_pending_frames，在这个函数里面他又调用ip_push_pending_frames把这个数据包转换成ip包后发送出去。

3、在ip_push_pending_frames发送数据包的过程中，经过层层调用后最终使用ip_finish_output2来发送数据，这里面会判断是否有邻居子系统，如果有使用neigh_hh_output这个数据包，如果没有它会构造一个邻居子系统。到这里，协议栈的方式过程就算结束了，接下来是设备无关接口。

在设备无关接口中使用的发送函数是dev_queue_xmit。最终使用对应的网卡把这个数据包发送出去。下面这幅图描述的是数据包从IP协议到设备驱动的调用关系。

网络数据的接收的过程可以参考下面这幅图：