Linux 网卡驱动学习(四)(缓存描述符 Buffer Description)
来源:互联网 发布:淘宝美工是干嘛的 编辑:程序博客网 时间:2024/05/17 11:34
转自:http://blog.csdn.net/xy010902100449/article/details/47157731
【摘要】上文我们罗列出驱动中重要的数据结构,Linux 内核中对网络设备进行描述的核心结构类型叫做 net_device,net_device 结构定义在 include/linux/netdevice.h 文件中。该结构的字段可以分为以下几类。
1、net_device 结构分类
(1)全局信息
该类中包含了设备名(name 字段)、设备状态(state 字段)、设备初始化函数(init 字段)等。
(2)硬件信息
该类中包含了设备内存使用情况(mem_end 和 mem_start 字段)、中断号(irq 字段)、IO 基地址(base_addr 字段)等。
(3)接口信息
该类中包含了 MAC 地址(dev_addr 字段)、设备属性(flag 字段)、最大传输单元(mtu 字段)等。
(4)设备接口函数
该类中包含了当前设备所提供的所有接口函数,比如设备打开函数(open 字段),该函数负责打开设备接口,当用户使用 ifconfig 命令配置网络时,该函数默认被调用;设备停止函数(stop 字段),该函数负责关闭设备接口;数据发送函数(hard_start_xmit 字段),当用户调用 socket 开始写数据时,该函数被调用,并负责往网络设备中发送数据。
2、DMA 介绍(BD 引入)
网络设备的核心处理模块是一个被称作 DMA(Direct Memory Access)的控制器,DMA 模块能够协助处理器处理数据收发。对于数据发送来说,它能够将组织好的数据自动发出,无需处理器干预;对于数据接收来说,它能够将收到的数据以一定的格式组织起来,通知处理器,并等待处理器来取。
DMA 模块收发数据的单元被称为 BD(Buffer Description,缓存描述符),每个包都会被分成若干个帧,而每个帧则被保存在一个 BD 中。BD 结构通常包含有以下字段(正常应用肯定比下面这个数据结构要复杂得多):
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
所有的 BD 就组成了一张 BD 表,如图 1 所示,一般来说发送方向和接收方向的 BD 表是各自独立的。
3、数据发送流程(发送 BD)
网络设备通过 DMA 进行数据发送的流程如 图 2所示。
图中各步骤的具体含义描述如下:
(1)协议层通知处理器开始发送数据;
(2)处理器从 BD 表中取出一个 BD,将需要发送的数据拷贝至当前 BD 对应的缓存内,并设置好 BD 的状态;
(3)处理器通知网络设备开始发送数据;
(4)MAC 模块通知 DMA 单元开始发送数据;
(5)DMA 模块操作 BD 表,取出当前有效 BD;
(6)DMA 模块将当前 BD 对应缓存内的数据发送至 MAC 模块;
(7)MAC 模块将这些数据发送到网络中;
(8)网络设备通知处理器数据发送完毕;
(9)处理器通知协议层发送下面一帧数据。
其中步骤(4)~(8)是硬件自动完成的,不需要软件的干预,如此可以节省处理器的工作量。
4、数据接收流程(接收 BD)
网络设备通过 DMA 进行数据接收的流程如图 3 所示。
图中各步骤的具体含义描述如下:
(1)处理器初始化 BD 表;
(2)处理器初始化网络设备;
(3)MAC 模块从网络中接收数据;
(4)MAC 模块通知 DMA 模块来取数据;
(5)DMA 模块从 BD 表中取出合适的 BD;
(6)MAC 模块将数据发送至当前 BD 对应的缓存内;
(7)网络设备通知处理器开始接收数据(以中断方式或轮询方式);
(8)协议层从当前的 BD 缓存内取走数据。
其中步骤(3)~(6)是硬件自动完成的,不需要软件的干预,如此可以节省处理器的工作量。
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