網路子系統在鏈路層的收發過程剖析（一）【轉】

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轉自：http://linux.chinaunix.net/techdoc/net/2007/01/30/949381.shtml

R.wen (
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1），Skb_buff


/* To allow 64K frame to be packed as single skb without frag_list */
#define MAX_SKB_FRAGS (65536/PAGE_SIZE + 2)

typedef struct skb_frag_struct skb_frag_t;

struct skb_frag_struct {
       struct page *page;
       __u16 page_offset;
       __u16 size;
};

/* This data is invariant across clones and lives at
* the end of the header data, ie. at skb->end.
*/
struct skb_shared_info {
       atomic_t  dataref;
       unsigned short       nr_frags;
       unsigned short       gso_size;
       /* Warning: this field is not always filled in (UFO)! */
       unsigned short       gso_segs;
       unsigned short  gso_type;
       unsigned int    ip6_frag_id;
       struct sk_buff *frag_list;
       skb_frag_t      frags[MAX_SKB_FRAGS];
};


Skb比較複雜的部分在於skb_shared_info部分，alloc_skb()在為資料分配空間的時候，會在這個資料的末尾加上一個skb_shared_info結構，這個結構就是用於scatter/gather IO的實現的。它主要用於提高效能，避免資料的多次拷貝。例如，當使用者用sendmsg分送一個數組結構的資料時，這些資料在物理可能是不連續的（大多數情況），在不支援scatter/gather IO的網卡上，它只能通過重新拷貝，將它重裝成連續的skb（skb_linearize）,才可以進行DMA操作。而在支援S/G IO上，它就省去了這次拷貝。






2），網卡（PCI裝置的註冊）
       系統啟動的時候，pci會掃描所有的PCI裝置然後根據註冊驅動的id_table，找到相匹配的驅動，實現關聯。當找到匹配的驅動時，它會執行相關驅動程式中的probe函數，而網卡的net_device就是在這個函數裡面初始化的並註冊到核心的。


3），網卡鏈路狀態檢測
       當網卡鏈路狀態變化時（如斷開或連上），網卡會通知驅動程式或者由驅動程式去查詢網卡的相關寄存器位（例如在timeout時去查詢這些位），然後由netif_carrier_on/off去通知核心這個變化。

void netif_carrier_on(struct net_device *dev)
{   // test_and_clear_bit - Clear a bit and return its old value
       if (test_and_clear_bit(__LINK_STATE_NOCARRIER, &dev->state))
              linkwatch_fire_event(dev);
       if (netif_running(dev))
              __netdev_watchdog_up(dev);
}

static inline netif_carrier_off(struct net_device *dev)
{
//test_and_set_bit - Set a bit and return its old value
    if (!test_and_set_bit(_ _LINK_STATE_NOCARRIER, &dev->state))
        linkwatch_fire_event(dev);
}

這樣，netif_carrier_on會調用linkwatch_fire_event，它會建立一個lw_event結構：

       struct lw_event {
       struct list_head list;
       struct net_device *dev;
};
並將這個結構初始化後（event->dev = dev;）加入到事件隊列中：
              spin_lock_irqsave(&lweventlist_lock, flags);
              list_add_tail(&event->list, &lweventlist);
              spin_unlock_irqrestore(&lweventlist_lock, flags);

然後它調用schedule_work(&linkwatch_work)由核心線程去處理這些事件。它最終由linkwatch_run_queue(void)去完成這些處理工作：

list_for_each_safe(n, next, &head) {
              struct lw_event *event = list_entry(n, struct lw_event, list);
              struct net_device *dev = event->dev;
       …
              if (dev->flags & IFF_UP) {
                     if (netif_carrier_ok(dev)) {
                            dev_activate(dev);
                     } else
                            dev_deactivate(dev);
                     netdev_state_change(dev);
              }
}

可以看到，它的最主要工作之一就是netdev_state_change(dev)：
void netdev_state_change(struct net_device *dev)
{
       if (dev->flags & IFF_UP) {
              raw_notifier_call_chain(&netdev_chain,
                            NETDEV_CHANGE, dev);
              rtmsg_ifinfo(RTM_NEWLINK, dev, 0);
       }
}

這個函數通知註冊到netdev_chain鏈表的所有子系統，這個網卡的鏈路狀態有了變化。就是說，如果某個子系統對網卡的鏈路狀態變化感興趣，它就可以註冊到進這個鏈表，在變化產生時，核心便會通知這些子系統。

注意：a. 它只會在網卡狀態為UP時，才會發出通知，因為，如果狀態為DOWN，網卡鏈路的狀態改變也沒什麼意義。
         b. 每個見網卡的這些狀態變化的事件lw_event是不會隊列的，即每個網卡只有一個事件的執行個體在隊列中。還有由上面看到的lw_event結構，它只是包含發生狀態變化的網卡裝置，而沒有包含它是鏈上或是斷開的狀狀參數。

                                                 07.01.29

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