netdev_ops和NAPI分析

netdev_ops比较复杂，另建一篇文章分析

struct net_device_ops {
    int            (*ndo_init)(struct net_device *dev);
    void            (*ndo_uninit)(struct net_device *dev);
    int            (*ndo_open)(struct net_device *dev);
    int            (*ndo_stop)(struct net_device *dev);
    netdev_tx_t        (*ndo_start_xmit)(struct sk_buff *skb,
                          struct net_device *dev);
    netdev_features_t    (*ndo_features_check)(struct sk_buff *skb,
                              struct net_device *dev,
                              netdev_features_t features);
    u16            (*ndo_select_queue)(struct net_device *dev,
                            struct sk_buff *skb,
                            struct net_device *sb_dev);
    void            (*ndo_change_rx_flags)(struct net_device *dev,
                               int flags);
    void            (*ndo_set_rx_mode)(struct net_device *dev);
    int            (*ndo_set_mac_address)(struct net_device *dev,
                               void *addr);
    int            (*ndo_validate_addr)(struct net_device *dev);
    int            (*ndo_do_ioctl)(struct net_device *dev,
                            struct ifreq *ifr, int cmd);
    int            (*ndo_set_config)(struct net_device *dev,
                              struct ifmap *map);
    int            (*ndo_change_mtu)(struct net_device *dev,
                          int new_mtu);
    int            (*ndo_neigh_setup)(struct net_device *dev,
                           struct neigh_parms *);
    void            (*ndo_tx_timeout) (struct net_device *dev);

    void            (*ndo_get_stats64)(struct net_device *dev,
                           struct rtnl_link_stats64 *storage);
    bool            (*ndo_has_offload_stats)(const struct net_device *dev, int attr_id);
    int            (*ndo_get_offload_stats)(int attr_id,
                             const struct net_device *dev,
                             void *attr_data);
    struct net_device_stats* (*ndo_get_stats)(struct net_device *dev);

    int            (*ndo_vlan_rx_add_vid)(struct net_device *dev,
                               __be16 proto, u16 vid);
    int            (*ndo_vlan_rx_kill_vid)(struct net_device *dev,
                                __be16 proto, u16 vid);
#ifdef CONFIG_NET_POLL_CONTROLLER
    void                    (*ndo_poll_controller)(struct net_device *dev);
    int            (*ndo_netpoll_setup)(struct net_device *dev,
                             struct netpoll_info *info);
    void            (*ndo_netpoll_cleanup)(struct net_device *dev);
#endif
    int            (*ndo_set_vf_mac)(struct net_device *dev,
                          int queue, u8 *mac);
    int            (*ndo_set_vf_vlan)(struct net_device *dev,
                           int queue, u16 vlan,
                           u8 qos, __be16 proto);
    int            (*ndo_set_vf_rate)(struct net_device *dev,
                           int vf, int min_tx_rate,
                           int max_tx_rate);
    int            (*ndo_set_vf_spoofchk)(struct net_device *dev,
                               int vf, bool setting);
    int            (*ndo_set_vf_trust)(struct net_device *dev,
                            int vf, bool setting);
    int            (*ndo_get_vf_config)(struct net_device *dev,
                             int vf,
                             struct ifla_vf_info *ivf);
    int            (*ndo_set_vf_link_state)(struct net_device *dev,
                             int vf, int link_state);
    int            (*ndo_get_vf_stats)(struct net_device *dev,
                            int vf,
                            struct ifla_vf_stats
                            *vf_stats);
    int            (*ndo_set_vf_port)(struct net_device *dev,
                           int vf,
                           struct nlattr *port[]);
    int            (*ndo_get_vf_port)(struct net_device *dev,
                           int vf, struct sk_buff *skb);
    int            (*ndo_set_vf_guid)(struct net_device *dev,
                           int vf, u64 guid,
                           int guid_type);
    int            (*ndo_set_vf_rss_query_en)(
                           struct net_device *dev,
                           int vf, bool setting);
    int            (*ndo_setup_tc)(struct net_device *dev,
                        enum tc_setup_type type,
                        void *type_data);
#if IS_ENABLED(CONFIG_FCOE)
    int            (*ndo_fcoe_enable)(struct net_device *dev);
    int            (*ndo_fcoe_disable)(struct net_device *dev);
    int            (*ndo_fcoe_ddp_setup)(struct net_device *dev,
                              u16 xid,
                              struct scatterlist *sgl,
                              unsigned int sgc);
    int            (*ndo_fcoe_ddp_done)(struct net_device *dev,
                             u16 xid);
    int            (*ndo_fcoe_ddp_target)(struct net_device *dev,
                               u16 xid,
                               struct scatterlist *sgl,
                               unsigned int sgc);
    int            (*ndo_fcoe_get_hbainfo)(struct net_device *dev,
                            struct netdev_fcoe_hbainfo *hbainfo);
#endif

#if IS_ENABLED(CONFIG_LIBFCOE)
#define NETDEV_FCOE_WWNN 0
#define NETDEV_FCOE_WWPN 1
    int            (*ndo_fcoe_get_wwn)(struct net_device *dev,
                            u64 *wwn, int type);
#endif

#ifdef CONFIG_RFS_ACCEL
    int            (*ndo_rx_flow_steer)(struct net_device *dev,
                             const struct sk_buff *skb,
                             u16 rxq_index,
                             u32 flow_id);
#endif
    int            (*ndo_add_slave)(struct net_device *dev,
                         struct net_device *slave_dev,
                         struct netlink_ext_ack *extack);
    int            (*ndo_del_slave)(struct net_device *dev,
                         struct net_device *slave_dev);
    netdev_features_t    (*ndo_fix_features)(struct net_device *dev,
                            netdev_features_t features);
    int            (*ndo_set_features)(struct net_device *dev,
                            netdev_features_t features);
    int            (*ndo_neigh_construct)(struct net_device *dev,
                               struct neighbour *n);
    void            (*ndo_neigh_destroy)(struct net_device *dev,
                             struct neighbour *n);

    int            (*ndo_fdb_add)(struct ndmsg *ndm,
                           struct nlattr *tb[],
                           struct net_device *dev,
                           const unsigned char *addr,
                           u16 vid,
                           u16 flags,
                           struct netlink_ext_ack *extack);
    int            (*ndo_fdb_del)(struct ndmsg *ndm,
                           struct nlattr *tb[],
                           struct net_device *dev,
                           const unsigned char *addr,
                           u16 vid);
    int            (*ndo_fdb_dump)(struct sk_buff *skb,
                        struct netlink_callback *cb,
                        struct net_device *dev,
                        struct net_device *filter_dev,
                        int *idx);
    int            (*ndo_fdb_get)(struct sk_buff *skb,
                           struct nlattr *tb[],
                           struct net_device *dev,
                           const unsigned char *addr,
                           u16 vid, u32 portid, u32 seq,
                           struct netlink_ext_ack *extack);
    int            (*ndo_bridge_setlink)(struct net_device *dev,
                              struct nlmsghdr *nlh,
                              u16 flags,
                              struct netlink_ext_ack *extack);
    int            (*ndo_bridge_getlink)(struct sk_buff *skb,
                              u32 pid, u32 seq,
                              struct net_device *dev,
                              u32 filter_mask,
                              int nlflags);
    int            (*ndo_bridge_dellink)(struct net_device *dev,
                              struct nlmsghdr *nlh,
                              u16 flags);
    int            (*ndo_change_carrier)(struct net_device *dev,
                              bool new_carrier);
    int            (*ndo_get_phys_port_id)(struct net_device *dev,
                            struct netdev_phys_item_id *ppid);
    int            (*ndo_get_port_parent_id)(struct net_device *dev,
                              struct netdev_phys_item_id *ppid);
    int            (*ndo_get_phys_port_name)(struct net_device *dev,
                              char *name, size_t len);
    void            (*ndo_udp_tunnel_add)(struct net_device *dev,
                              struct udp_tunnel_info *ti);
    void            (*ndo_udp_tunnel_del)(struct net_device *dev,
                              struct udp_tunnel_info *ti);
    void*            (*ndo_dfwd_add_station)(struct net_device *pdev,
                            struct net_device *dev);
    void            (*ndo_dfwd_del_station)(struct net_device *pdev,
                            void *priv);

    int            (*ndo_set_tx_maxrate)(struct net_device *dev,
                              int queue_index,
                              u32 maxrate);
    int            (*ndo_get_iflink)(const struct net_device *dev);
    int            (*ndo_change_proto_down)(struct net_device *dev,
                             bool proto_down);
    int            (*ndo_fill_metadata_dst)(struct net_device *dev,
                               struct sk_buff *skb);
    void            (*ndo_set_rx_headroom)(struct net_device *dev,
                               int needed_headroom);
    int            (*ndo_bpf)(struct net_device *dev,
                       struct netdev_bpf *bpf);
    int            (*ndo_xdp_xmit)(struct net_device *dev, int n,
                        struct xdp_frame **xdp,
                        u32 flags);
    int            (*ndo_xsk_wakeup)(struct net_device *dev,
                          u32 queue_id, u32 flags);
    struct devlink_port *    (*ndo_get_devlink_port)(struct net_device *dev);
};

ndo_open 函数，打开网络设备的时候此函数会执行，网络驱动程序需要实现此函数，非常重要！一般会在此函数中做如下工作：
·使能网络外设时钟。
·申请网络所使用的环形缓冲区。
·初始化 MAC 外设。
·绑定接口对应的 PHY。
·如果使用 NAPI 的话要使能 NAPI 模块，通过 napi_enable 函数来使能。
·开启 PHY。
·调用 netif_tx_start_all_queues 来使能传输队列，也可能调用 netif_start_queue 函数。

ndo_stop 函数，关闭网络设备的时候此函数会执行，网络驱动程序也需要实现此函数。一般会在此函数中做如下工作：
·停止 PHY。
·停止 NAPI 功能。
·停止发送功能。
·关闭 MAC。
·断开 PHY 连接。
·关闭网络时钟。
·释放数据缓冲区。

ndo_start_xmit 函数，当需要发送数据的时候此函数就会执行，此函数有一个参数为 sk_buff 结构体指针， sk_buff 结构体在 Linux 的网络驱动中非常重要， sk_buff 保存了上层传递给网络驱动层的数据。也就是说，要发送出去的数据都存在了 sk_buff 中。如果发送成功的话此函数返回 NETDEV_TX_OK，如果发送失败了就返回NETDEV_TX_BUSY，如果发送失败了我们就需要停止队列。

ndo_select_queue 函数，当设备支持多传输队列的时候选择使用哪个队列。

ndo_set_rx_mode 函数，此函数用于改变地址过滤列表，根据 net_device 的 flags
成员变量来设置 SOC 的网络外设寄存器。比如 flags 可能为 IFF_PROMISC、 IFF_ALLMULTI 或
IFF_MULTICAST，分别表示混杂模式、单播模式或多播模式。

ndo_set_mac_address 函数，此函数用于修改网卡的 MAC 地址，设置 net_device
的 dev_addr 成员变量，并且将 MAC 地址写入到网络外设的硬件寄存器中。

ndo_validate_addr 函数，验证 MAC 地址是否合法，也即是验证 net_device 的dev_addr 中的 MAC 地址是否合法，直接调用 is_valid_ether_addr 函数。

ndo_do_ioctl 函数，用户程序调用 ioctl 的时候此函数就会执行，比如 PHY 芯片相关的命令操作，一般会直接调用 phy_mii_ioctl 函数。

ndo_change_mtu 函数，更改 MTU 大小。

ndo_tx_timeout 函数，当发送超时的时候产生会执行，一般都是网络出问题了导致发送超时。一般可能会重启 MAC 和 PHY，重新开始数据发送等。

ndo_poll_controller 函数，使用查询方式来处理网卡数据的收发。

ndo_set_features 函数，修改 net_device 的 features 属性，设置相应的硬件属性。

NAPI（轮询或中断）

　　中断的好处就是响应快，数据量小的时候处理及时，速度快，但是一旦当数据量大，而且都是短帧的时候会导致中断频繁发生，消耗大量的 CPU 处理时间在中断自身处理上。轮询恰好相反，响应没有中断及时，但是在处理大量数据的时候不需要消耗过多的 CPU 处理时间。

　　NAPI 的核心思想就是不全部采用中断来读取网络数据，而是采用中断来唤醒数据接收服务程序，在接收服务程序中采用 POLL 的方法来轮询处理数据。
（1）初始化NAPI

void netif_napi_add(struct net_device *dev, struct napi_struct *napi, int (*poll)(struct napi_struct *, int), int weight)

dev：每个 NAPI 必须关联一个网络设备，此参数指定 NAPI 要关联的网络设备。
napi：要初始化的 NAPI 实例。
poll： NAPI 所使用的轮询函数，非常重要，一般在此轮询函数中完成网络数据接收的工作。
weight： NAPI 默认权重(weight)，一般为 NAPI_POLL_WEIGHT。
返回值：无。

（2）删除 NAPI

void netif_napi_del(struct napi_struct *napi)

napi：要删除的 NAPI。
返回值：无

（3）使能NAPI

inline void napi_enable(struct napi_struct *n)

（4）关闭NAPI

void napi_disable(struct napi_struct *n)

（5）检查 NAPI 是否可以进行调度

inline bool napi_schedule_prep(struct napi_struct *n)

（6）调度NAPI

如果可以调度的话就进行调度，使用__napi_schedule 函数完成 NAPI 调度

void __napi_schedule(struct napi_struct *n)

（7）处理完成

NAPI 处理完成以后需要调用 napi_complete 函数来标记 NAPI 处理完成

inline void napi_complete(struct napi_struct *n)

posted @ 2020-12-08 17:11 11YS 阅读(780) 评论(0) 收藏举报

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netdev_ops和NAPI分析

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