DM9000网卡设备驱动程序中数据发送过程分析

本文详细介绍了在Linux内核中,从应用程序发起网络数据发送请求,到数据被实际发送到网络的过程。通过跟踪数据包从应用层到网络层,再到链路层的整个路径,展示了数据如何被层层封装,并最终由硬件设备发送出去。以DM9000网卡为例,解释了数据发送的具体步骤。

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在Linux内核中,内核为支持的网络设备提供了一套公共接口,使用该接口可以管理一个网卡设备,编写驱动程序时不需要考虑网络数据传输的协议,对数据的解析和包装皆由协议层处理,驱动程序实现底层的硬件操作接口,提供给上层调用(发送数据过程),接收数据过程在中断函数中用硬件操作(寄存器读写)的方式读网卡芯片里面的数据,提交给上层后,内核就会自动处理好,发送给应用程序。

数据发送过程:以DM9000网卡为例:
        -应用程序sento()发送一个UDP数据
        --调用内核空间的 sock_writev()函数
        ---sock_sendmsg()函数处理
        ----调用inet_sendmsg()函数处理
        -----要发送的数据交给传输层的 udp_sendmsg()函数处理
        --------udp_sendmsg()函数在数据前加入UDP头,把数据交给 ip_build_xmit()函数处理
        ---------ip_build_xmit根据 socket提供的目的 IP和端口信息构造IP头
        ----------调用 output_maybe_reroute()函数处理,检查数据包是否需要经过路由
        -----------交给 ip_output()函数写入到发送队列
        ------------由 ip_finish_output()函数处理后续工作
        
-------------链路层的 dev_queue_xmit()函数处理发送队列
        --------------调用 DM9000网卡的发送数据包函数 dm9000_xmit()
        ---------------调用 dm9000_xmit_done函数处理发送结果

用户程序sento()系统调用经过不同层次的调用后, 最终执行统一的接口,不过这个接口需要驱动程序根据具体的设备实现硬件的操作,网卡设备结构体的注册,为系统调用接口的查找提供了“线索”。

数据发送结束后,会进入中断函数,判断是否还有数据包要发送,开启发送队列。该中断函数与接收数据的中断函数是同一个中断。

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