网卡驱动描述符助手功能浅析

1. 前言
   网卡驱动里，CPU和MAC控制器都需要对DMA描述符空间进行读取或者写入。DMA描述符空间又会采用到CACHE和零拷贝技术，以往都是驱动自己去申请、关联内存和刷新（flush和invalidate）CACHE。
   描述符助手则是把这些工作在内核里完成，对驱动提供接口即可，此文就对这些接口功能做一些分析。
2. 创建
   实现发送静态内存空间申请、发送零拷贝内存创建(但不申请空间)、接收静态内存空间申请、接收零拷贝内存空间申请，及CACHE刷新。函数原型及入参如程序清单 2.1：
   程序清单 2.1
   /* create descriptor helper /
   struct netdev_desc_helper *
   netdev_desc_helper_create (size_t each_buf_size, / 每帧大小 /
   size_t pad_size, / PAD /
   int cache_ts_en, / 发送静态内存cache刷新使能 /
   int cache_rs_en, / 接收静态内存cache刷新使能 /
   int cache_zc_en, / 接收零拷贝内存cache刷新使能 /
   int tx_buf_cnt, / 发送描述符数 /
   int rx_buf_cnt, / 接收描述符数 /
   int tx_zc_en, / 发送零拷贝使能 /
   int rx_zc_cnt) / 接收零拷贝池数 */
   可知，接收零拷贝是默认使能的，且零拷贝池数是接收描述符数的2倍即申请2倍空间（下文会对此分析）。创建流程如图 2.1：
   
   图 2.1 描述符助手创建
   这里需要关注的是，零拷贝池的每个节点大小是帧大小加上节点头大小，帧对应pbuf空间，而实际数据的存储则又是pbuf里的payload空间。关系如图 2.2：
   
   图 2.2 零拷贝池节点结构
3. 发送
   发送需要关注两个函数，发送前prepare即将上层要发送的pbuf->payload关联到发送描述符，发送后clean即是把该pbuf空间释放掉。如图 3.1：
   
   图 3.1 发送流程
4. 接收
   接收同样是关注两个函数，接收前input取出内容，接收后refill重关联描述符与零拷贝池。但多一个流程，初始化时先把零拷贝地址池关联到接收描述符并写入MAC控制器。如图 4.1：
   
   图 4.1 接收流程
   这里对为什么接收零拷贝池申请2倍内存做一个推测，由于其他空间是用完后即可再次利用，而接收描述符空间是要等上层归还到零拷贝池链表后，当上层归还不及时时，零拷贝池数量实际就没申请的那么多，所以直接采取极端情形即申请2倍。