工作需要寫了我們公司一塊網卡的Linux驅動程序。經歷一個從無到有的過程，深感技術交流的重要。Linux作為挑戰微 軟壟斷的強有力武器，日益受到大家的喜愛。真希望她能在中國迅速成長。把程序文檔貼出來，希望和大家探討Linux技術和應用，促進Linux在中國的普 及。
Linux操作系統網絡驅動程序編寫
一.Linux系統設備驅動程序概述
1.1 Linux設備驅動程序分類
1.2 編寫驅動程序的一些基本概念
二.Linux系統網絡設備驅動程序
2.1 網絡驅動程序的結構
2.2 網絡驅動程序的基本方法
2.3 網絡驅動程序中用到的數據結構
2.4 常用的系統支持
三.編寫Linux網絡驅動程序中可能遇到的問題
3.1 中斷共享
3.2 硬件發送忙時的處理
3.3 流量控制(flow control)
3.4 調試
四.進一步的閱讀
五.雜項
一.Linux系統設備驅動程序概述
1.1 Linux設備驅動程序分類
Linux 設備驅動程序在Linux的內核源代碼中占有很大的比例，源代碼的長度日益增加，主要是驅動程序的增加。在Linux內核的不斷升級過程中，驅動程序的結 構還是相對穩定。在2.0.xx到2.2.xx的變動裡，驅動程序的編寫做了一些改變，但是從2.0.xx的驅動到2.2.xx的移植只需做少量的工作。
Linux系統的設備分為字符設備(char device)，塊設備(block device)和網絡設備(network device)三種。字符設備是指存取時沒有緩存的設備。塊設備的讀寫都有緩存來支持，並且塊設備必須能夠隨機存取(random access)，字符設備則沒有這個要求。典型的字符設備包括鼠標，鍵盤，串行口等。塊設備主要包括硬盤軟盤設備，CD-ROM等。一個文件系統要安裝進 入操作系統必須在塊設備上。
網絡設備在Linux裡做專門的處理。Linux的網絡系統主要是基於BSD unix的socket機制。在系統和驅動程序之間定義有專門的數據結構(sk_buff)進行數據的傳遞。系統裡支持對發送數據和接收數據的緩存，提供流量控制機制，提供對多協議的支持。
1.2 編寫驅動程序的一些基本概念
無論是什麼操作系統的驅動程序，都有一些通用的概念。操作系統提供給驅動程序的支持也大致相同。下面簡單介紹一下網絡設備驅動程序的一些基本要求。
1.2.1 發送和接收
這 是一個網絡設備最基本的功能。一塊網卡所做的無非就是收發工作。所以驅動程序裡要告訴系統你的發送函數在哪裡，系統在有數據要發送時就會調用你的發 送程序。還有驅動程序由於是直接操縱硬件的，所以網絡硬件有數據收到最先能得到這個數據的也就是驅動程序，它負責把這些原始數據進行必要的處理然後送給系 統。這裡，操作系統必須要提供兩個機制，一個是找到驅動程序的發送函數，一個是驅動程序把收到的數據送給系統。
1.2.2 中斷
中斷在現代計算機結構中有重要的地位。操作系統必須提供驅動程序響應中斷的能力。一般是把一個中斷處理程序注冊到系統中去。操作系統在硬件中斷發生後 調用驅動程序的處理程序。Linux支持中斷的共享，即多個設備共享一個中斷。
1.2.3 時鐘
在 實現驅動程序時，很多地方會用到時鐘。如某些協議裡的超時處理，沒有中斷機制的硬件的輪詢等。操作系統應為驅動程序提供定時機制。一般是在預定的時 間過了以後回調注冊的時鐘函數。在網絡驅動程序中，如果硬件沒有中斷功能，定時器可以提供輪詢(poll)方式對硬件進行存取。或者是實現某些協議時需要 的超時重傳等。
二.Linux系統網絡設備驅動程序
2.1 網絡驅動程序的結構
所有的Linux網絡驅動程序遵循通用的 接口。設計時采用的是面向對象的方法。一個設備就是一個對象(device 結構)，它內部有自己的數據和方法。每一個設備的方法被調用時的第一個參數都是這個設備對象本身。這樣這個方法就可以存取自身的數據(類似面向對象程序設 計時的this引用)。
一個網絡設備最基本的方法有初始化、發送和接收。
------------------- ---------------------
|deliver packets | |receive packets queue|
|(dev_queue_xmit()) | |them(netif_rx()) |
------------------- ---------------------
| | /
/ | |
-------------------------------------------------------
| methods and variables(initialize,open,close,hard_xmit,|
| interrupt handler,config,resources,status...) |
-------------------------------------------------------
| | /
/ | |
----------------- ----------------------
|send to hardware | |receivce from hardware|
----------------- ----------------------
| | /
/ | |
-----------------------------------------------------
| hardware media |
-----------------------------------------------------
初 始化程序完成硬件的初始化、device中變量的初始化和系統資源的申請。發送程序是在驅動程序的上層協議層有數據要發送時自動調用的。一般驅動程序中不 對發送數據進行緩存，而是直接使用硬件的發送功能把數據發送出去。接收數據一般是通過硬件中斷來通知的。在中斷處理程序裡，把硬件幀信息填入一個 skbuff結構中，然後調用netif_rx()傳遞給上層處理。
2.2 網絡驅動程序的基本方法
網絡設備做為一個對象，提供一些方法供系統訪問。正是這些有統一接口的方法，掩蔽了硬件的具體細節，讓系統對各種網絡設備的訪問都采用統一的形式，做到硬件無關性。
下面解釋最基本的方法。
2.2.1 初始化(initialize)
驅 動程序必須有一個初始化方法。在把驅動程序載入系統的時候會調用這個初始化程序。它做以下幾方面的工作。檢測設備。在初始化程序裡你可以根據硬件的特征檢 查硬件是否存在，然後決定是否啟動這個驅動程序。配置和初始化硬件。在初始化程序裡你可以完成對硬件資源的配置，比如即插即用的硬件就可以在這個時候進行 配置(Linux內核對PnP功能沒有很好的支持，可以在驅動程序裡完成這個功能)。配置或協商好硬件占用的資源以後，就可以向系統申請這些資源。有些資 源是可以和別的設備共享的，如中斷。有些是不能共享的，如IO、DMA。接下來你要初始化device結構中的變量。最後，你可以讓硬件正式開始工作。
