net_device结构体及其相关的操作函…

在Linux系统中，网络设备都被抽象为struct net_device结构体。它是网络设备硬件与上层协议之间联系的接口，了解它对编写网络驱动程序非常有益，所以本文将着手简要介绍linux-2.6.38.8/include/linux/netdevice.h文件中struct net_device结构体的所有成员（没有按照它们定义的顺序）。

    1、网络设备相关信息

    （1）、设备名 

1. char    name[IFNAMSIZ];  
2. char    *ifalias;  //用于SNMP协议  

    在Linux系统中，每个网络设备都有一个唯一的设备名（如eth0，字母部分代表网络设备的类型，数字部分代表此类网络设备的数量）。

    （2）、电源管理服务质量（ power managementQuality Of Service） 

1. struct pm_qos_request_list pm_qos_req;  

    用于Wi-Fi和千兆以太网，可以帮助控制网络的延迟和带宽的需求，以达到在可用的前提下省电的目的。

    （3）、硬件信息 

1. //网络设备内存映射时在主机中的内存区域   
2. unsigned long   mem_end;  
3. unsigned long   mem_start;  
4. //网络设备I/O基地址   
5. unsigned long   base_addr;  
6. //中断号   
7. unsigned int    irq;  
8. //传输介质，如双绞线、同轴电缆等，在多端口设备中指定使用哪个端口   
9. unsigned char   if_port;  
10.    
11. // DMA通道   
12. unsigned char   dma;  
13. //最大传输单元，以太网数据帧最大为1500字节   
14. unsigned int    mtu;  
15. //网络设备硬件类型，如10Mbps以太网ARPHRD_ETHER   
16. unsigned short  type;  
17. //硬件数据帧头的长度，以太网为14字节   
18. unsigned short  hard_header_len;  
19. //广播地址   
20. unsigned char   broadcast[MAX_ADDR_LEN];  
21. //硬件(如MAC)地址长度以及设备的硬件地址   
22. unsigned char   addr_len;  
23. unsigned char   *dev_addr;  
24. unsigned char   perm_addr[MAX_ADDR_LEN];  
25. unsigned char   addr_assign_type;  

    （4）、标识符 

1. int ifindex; //标识网络设备的唯一索引号   
2. int iflink;  //用于虚拟网络设备   
3. unsigned short  dev_id; //用于共享网络设备  

    （5）、分配套接字缓冲区时预留空间的长度 

1. unsigned short  needed_headroom;  
2. unsigned short  needed_tailroom;  

    （6）、在sysfs文件系统中输出网络设备信息 

1. struct device   dev;  
2. const struct attribute_group *sysfs_groups[4];  

    （7）、网络设备相关链表 

1. //以设备名为关键字的网络设备哈希链表   
2. struct hlist_node   name_hlist;  
3. //网络设备链表   
4. struct list_head    dev_list;  
5. //支持NAPI传输的网络设备链表   
6. struct list_head    napi_list;  
7. //被注销的网络设备链表   
8. struct list_head    unreg_list;  
9. //网络设备硬件地址组成的链表   
10. struct netdev_hw_addr_list  dev_addrs;   
11.   
12. struct ethtool_rx_ntuple_list ethtool_ntuple_list;  
13. //单播地址链表   
14. struct netdev_hw_addr_list  uc;  
15. //组播地址链表   
16. struct netdev_hw_addr_list  mc;  
17. //防止单播地址链表和组播地址链表被并发访问的自旋锁   
18. spinlock_t      addr_list_lock;  
19. //监听所有组播地址   
20. unsigned int        allmulti;  
21. //延迟注册/注销的网络设备链表   
22. struct list_head    todo_list;  
23. //以索引号为关键字的网络设备哈希链表   
24. struct hlist_node   index_hlist;  
25. //链路查看机制链表   
26. struct list_head    link_watch_list;  

    （8）、混杂模式 

1. //混杂模式时的单播地址个数   
2. int     uc_promisc;  
3. //混杂模式的计数器   
4. unsigned int    promiscuity;  

    （9）、网络层协议特定数据 

1. struct vlan_group __rcu *vlgrp;       
2. void            *dsa_ptr;     
3. void            *atalk_ptr;   
4. struct in_device __rcu  *ip_ptr;      
5. struct dn_dev __rcu     *dn_ptr;          
6. struct inet6_dev __rcu  *ip6_ptr;         
7. void            *ec_ptr;      
8. void            *ax25_ptr;    
9. struct wireless_dev *ieee80211_ptr;        

（10）、设备硬件功能特性  unsigned long       features;  
  
  // features的可能取值如下：    
#define NETIF_F_SG      1      

#define NETIF_F_IP_CSUM     2      

#define NETIF_F_NO_CSUM     4      
#define NETIF_F_HW_CSUM     8      
#define NETIF_F_IPV6_CSUM   16     
#define NETIF_F_HIGHDMA     32     
#define NETIF_F_FRAGLIST    64     
#define NETIF_F_HW_VLAN_TX  128    
#define NETIF_F_HW_VLAN_RX  256    
#define NETIF_F_HW_VLAN_FILTER  512    
#define NETIF_F_VLAN_CHALLENGED 1024       
#define NETIF_F_GSO     2048       
#define NETIF_F_LLTX        4096       
                      
#define NETIF_F_NETNS_LOCAL 8192       
#define NETIF_F_GRO     16384      
#define NETIF_F_LRO     32768      
#define NETIF_F_FCOE_CRC    (1 << 24)    
#define NETIF_F_SCTP_CSUM   (1 << 25)    
#define NETIF_F_FCOE_MTU    (1 << 26)    
#define NETIF_F_NTUPLE      (1 << 27)    
#define NETIF_F_RXHASH      (1 << 28)    
#define NETIF_F_GSO_SHIFT   16   
#define NETIF_F_GSO_MASK    0x00ff0000   
#define NETIF_F_TSO     (SKB_GSO_TCPV4 << NETIF_F_GSO_SHIFT)   
#define NETIF_F_UFO     (SKB_GSO_UDP << NETIF_F_GSO_SHIFT)   
#define NETIF_F_GSO_ROBUST  (SKB_GSO_DODGY << NETIF_F_GSO_SHIFT)   
#define NETIF_F_TSO_ECN     (SKB_GSO_TCP_ECN << NETIF_F_GSO_SHIFT)   
#define NETIF_F_TSO6        (SKB_GSO_TCPV6 << NETIF_F_GSO_SHIFT)   
#define NETIF_F_FSO     (SKB_GSO_FCOE << NETIF_F_GSO_SHIFT)   
#define NETIF_F_GSO_SOFTWARE    (NETIF_F_TSO | NETIF_F_TSO_ECN | \   
                 NETIF_F_TSO6 | NETIF_F_UFO)  
#define NETIF_F_GEN_CSUM    (NETIF_F_NO_CSUM | NETIF_F_HW_CSUM)   
#define NETIF_F_V4_CSUM     (NETIF_F_GEN_CSUM | NETIF_F_IP_CSUM)   
#define NETIF_F_V6_CSUM     (NETIF_F_GEN_CSUM | NETIF_F_IPV6_CSUM)   
#define NETIF_F_ALL_CSUM    (NETIF_F_V4_CSUM | NETIF_F_V6_CSUM)   
#define NETIF_F_ONE_FOR_ALL (NETIF_F_GSO_SOFTWARE | NETIF_F_GSO_ROBUST | \   
                 NETIF_F_SG | NETIF_F_HIGHDMA |     \  
                 NETIF_F_FRAGLIST)  

     （11）、分配net_device结构体及其私有数据时为对齐所需的填充位数目

1. unsigned short  padded;   

    （12）、其他信息 

1. //NETPOLL相关信息   
2. struct netpoll_info *npinfo;  
3. //网络命名空间   
4. struct net      *nd_net;  
5. //中间层的私有数据   
6. union {  
7.     void                *ml_priv;  
8.     struct pcpu_lstats __percpu *lstats;   
9.     struct pcpu_tstats __percpu *tstats;   
10.     struct pcpu_dstats __percpu *dstats;   
11. };  
12. //GARP协议相关   
13. struct garp_port __rcu  *garp_port;  
14. //虚拟局域网相关   
15. unsigned long vlan_features;  
16. //GSO最大值   
17. unsigned int        gso_max_size;  
18. //max exchange id for FCoE LRO by ddp   
19. unsigned int        fcoe_ddp_xid;  
20. //PHY实例   
21. struct phy_device *phydev;  

    2、网络设备的运行状态

    （1）、网络设备物理上的工作状态 

1. unsigned long       state;  
2.   

    （2）、网络设备通信模式或状态 

1. //它们的可能取值定义在linux-2.6.38.8/include/linux/if.h文件中。   
2. unsigned int        flags;  
3. unsigned short      gflags;  
4. unsigned int            priv_flags; //类似flags,但对用户空间不可见  

    （3）、统计信息 

1. struct net_device_stats stats;  
2. //在接收过程中丢弃的数据包数目（在网络驱动中不使用此项）   
3. atomic_long_t       rx_dropped;   

    （4）、RFC2863协议相关 

1. //RFC 2863操作状态   
2. unsigned char       operstate;  
3.    
4. //映射到RFC2863兼容状态的策略   
5. unsigned char       link_mode;  
6.   

    （5）、传输超时 

1. //最后接收数据包的时间   
2. unsigned long       last_rx;  
3. //最近传送数据包的时间   
4. unsigned long       trans_start;  
5. //发生传输超时时，设置的标志   
6. int         watchdog_timeo;  
7. //网络层设置的传送数据包超时的时钟     
8. struct timer_list   watchdog_timer;  

    （6）、设备注册/注销状态机 

1. enum { NETREG_UNINITIALIZED=0,  
2.        NETREG_REGISTERED,     
3.        NETREG_UNREGISTERING,      
4.        NETREG_UNREGISTERED,   
5.        NETREG_RELEASED,       
6.        NETREG_DUMMY,          
7. } reg_state:16;  

    （7）、引用计数 

1. int __percpu        *pcpu_refcnt;  

    （8）、分组状态 

1. struct net_device   *master;  

   （9）、RTNL初始化状态 

1. enum {  
2.     RTNL_LINK_INITIALIZED,  
3.     RTNL_LINK_INITIALIZING,  
4. } rtnl_link_state:16;  

    3、网络设备的操作函数 

1. //使用无线网络设备扩展功能的一组操作函数   
2. const struct iw_handler_def *   wireless_handlers;  
3. //无线网络设备处理函数所使用的数据   
4. struct iw_public_data * wireless_data;  
5. //网络设备驱动程序需要实现的一组操作函数   
6. const struct net_device_ops *netdev_ops;  
7. //支持ethtool功能的一组操作函数   
8. const struct ethtool_ops *ethtool_ops;  
9. //数据链路层协议头相关的一组操作函数   
10. const struct header_ops *header_ops;  
11. //析构函数，注销网络设备时被调用   
12. void (*destructor)(struct net_device *dev);  
13. //rtnetlink操作函数   
14. const struct rtnl_link_ops *rtnl_link_ops;  
15. //DCB操作函数   
16. const struct dcbnl_rtnl_ops *dcbnl_ops;  

    4、数据包的收发队列

    （1）、接收队列 

1. //RPS(Receive Packet Steering)特性   
2. struct kset     *queues_kset;  
3. struct netdev_rx_queue  *_rx;  
4. unsigned int        num_rx_queues;  
5. unsigned int        real_num_rx_queues;  
6. rx_handler_func_t __rcu *rx_handler;  
7. void __rcu      *rx_handler_data;  
8. struct netdev_queue __rcu *ingress_queue;  

    （2）、发送队列 

1. struct netdev_queue *_tx ____cacheline_aligned_in_smp;  
2. unsigned int        num_tx_queues;  
3. unsigned int        real_num_tx_queues;  
4. struct Qdisc        *qdisc;  
5. unsigned long       tx_queue_len;  
6. spinlock_t      tx_global_lock;  
7. //XPS(Transmit Packet Steering)特性   
8. struct xps_dev_maps __rcu *xps_maps;