Linux操作系统网络驱动程序编写

三.编写Linux网络驱动程序中需要注意的问题

3.1 中断共享
Linux系统运行几个设备共享同一个中断。需要共享的话，在申请的时候指明共享方式。
系统提供的request_irq()调用的定义：
int request_irq(unsigned int irq,
void (*handler)(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs),
unsigned long irqflags,
const char * devname,
void *dev_id);
如果共享中断，irqflags设置SA_SHIRQ属性，这样就允许别的设备申请同一个中断。需
要注意所有用到这个中断的设备在调用request_irq()都必须设置这个属性。系统在回调
每个中断处理程序时，可以用dev_id这个参数找到相应的设备。一 般dev_id就设为dev
ice结构本身。系统处理共享中断是用各自的dev_id参数依次调用每一个中断处理程序。

3.2 硬件发送忙时的处理
主CPU的处理能力一般比网络发送要快，所以经常会遇到系统有数据要发，但上一包数据
网络设备还没发送完。因为在Linux里网络设备驱动程序一般不做数据缓存，不能发送的
数据都是通知系统发送不成功，所以必须要有一个机制在硬件不忙时及时通知系统接着
发送下面的数据。
一般对发送忙的处理在前面设备的发送方法(hard_start_xmit)里已经描述过，即如果发
送忙，置tbusy为1。处理完发送数据后，在发送结束中断里清tbusy，同时用mark_bh()
调用通知系统继续发送。
但在具体实现我的驱动程序时发现，这样的处理系统好象并不能及时地知道硬件已经空
闲了，即在mark_bh()以后，系统要等一段时间才会接着发送。造成发送效率很低。2M线
路只有10%不到的使用率。内核版本为2.0.35。
我最后的实现是不把tbusy置1，让系统始终认为硬件空闲，但是报告发送不成功。系统
会一直尝试重发。这样处理就运行正常了。但是遍循内核源码中的网络驱动程序，似乎
没有这样处理的。不知道症结在哪里。
3.3 流量控制(flow control)
网络数据的发送和接收都需要流量控制。这些控制是在系统里实现的，不需要驱动程序
做工作。每个设备数据结构里都有一个参数dev->tx_queue_len，这个参数标明发送时最
多缓存的数据包。在Linux系统里以太网设备(10/100Mbps)tx_queue_len一般设置为100
，串行线路(异步串口)为10。实际上如果看源码可以知道，设置了dev->tx_queue_len并
不是为缓存这些数据申请了空间。这个参数只是在收到协议层的数据包时判断发送队列
里的数据是不是到了tx_queue_len的限度，以决定这一包数据加不加进发送队列。发送
时另一个方面的流控是更高层协议的发送窗口(TCP协议里就有发送窗口)。达到了窗口大
小，高层协议就不会再发送数据。
接收流控也分两个层次。netif_rx()缓存的数据包有限制。另外高层协议也会有一个最
大的等待处理的数据量。
发送和接收流控处理在net/core/dev.c的do_dev_queue_xmit()和netif_rx()中。
3.4 调试
很多Linux的驱动程序都是编译进内核的，形成一个大的内核文件。但对调试来说，这是
相当麻烦的。调试驱动程序可以用module方式加载。支持模块方式的驱动程序必须提供
两个函数：int init_module(void)和void cleanup_module(void)。init_module()在加
载此模块时调用，在这个函数里可以register_netdev()注册设备。init_module()返回
0表示成功，返回负表示失败。cleanup_module()在驱动程序被卸载时调用，清除占用的
资源，调用unregister_netdev()。
模块可以动态地加载、卸载。在2.0.xx版本里，还有kerneld自动加载模块，但是2.2.x
x中已经取消了kerneld。手工加载使用insmod命令，卸载用rmmod命令，看内核中的模块
用lsmod命令。
编译驱动程序用gcc，主要命令行参数-DKERNEL -DMODULE。并且作为模块加载的驱动程
序，只编译成obj形式(加-c参数)。编译好的目标文件放在/lib/modules/2.x.xx/misc下
，在启动文件里用insmod加载。
四.进一步的阅读
Linux程序设计资料可以从网上获得。这就是开放源代码的好处。并且没有什么"未公开
的秘密"。我编写驱动程序时参阅的主要资料包括：
Linux内核源代码
<<The Linux Kernel Hackers Guide>> by Michael K. Johnson
<<Linux Kernel Module Programming Guide>> by Ori Pomerantz
<Linux下的设备驱动程序> by olly in BBS水木清华站
可以选择一个模板作为开始，内核源代码里有一个网络驱动程序的模板，
drivers/net/skeleton.c。里面包含了驱动程序的基本内容。但这个模板是以以太网设
备为对象的，以太网的处理在Linux系统里有特殊"待遇"，所以如果不是以太网设备，
有些细节上要注意，主要在初始化程序里。
最后，多参照别人写的程序，听听其他开发者的经验之谈大概是最有效的帮助了。