网卡驱动程序实践

一、虚拟网卡的实现
在linux系统中，添加一个网络设备大致需要以下步骤。
1、分配一个网络设备结构体

    /*alloc a net_device struct*/
vnet_dev = alloc_netdev(0, "eth%d",ether_setup);

2、注册这个网络设备

register_netdev(vnet_dev);

这样，当安装上这个驱动程序之后，就在linux系统中有了一个ethx设备。在控制台使用

ifconfig -a

命令，就能看到这个设备。使用

ifconfig ethx up

就可以启动这个网络设备。使用

ifconfig ethx 192.168.x.x

就可以给这个设备分配ip，但是此时的设备是不能进行数据收发的。还需要对vnet_dev进行具体的设置。
首先，给vnet_dev分配一个操作结构体，

static struct net_device_ops vnet_dev_ops = 
{
    .ndo_start_xmit = vnet_send_packet,
    ......
};

这里仅仅添加一个数据包的发送函数以实现一个虚拟网卡。把这个结构体赋给vnet_dev，这个成员的设置，在不同版本内核是不一样的，老的内核是设置vnet_dev->hard_start_xmit

vnet_dev->netdev_ops= &vnet_dev_ops;

给网卡设置mac地址

vnet_dev->dev_addr[0] = xxx;
...
vnet_dev->dev_addr[5] = xxx;

设置网卡设备的标志位

    vnet_dev->flags           |= IFF_NOARP;
    vnet_dev->features        |= NETIF_F_NO_CSUM;   

vnet_send_packet的具体实现

static int virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
static int cnt = 0;
printk("virt_net_send_packet cnt = %d\n", ++cnt);

/* 对于真实的网卡, 把skb里的数据通过网卡发送出去 */
netif_stop_queue(dev); /* 停止该网卡的队列 */
/* ...... */           /* 把skb的数据写入网卡 */

/* 构造一个假的sk_buff,上报 */
emulator_rx_packet(skb, dev);

dev_kfree_skb (skb);   /* 释放skb */
netif_wake_queue(dev); /* 数据全部发送出去后,唤醒网卡的队列 */

/* 更新统计信息 */
dev->stats.tx_packets++;
dev->stats.tx_bytes += skb->len;

return 0;
}

    static void emulator_rx_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
/* 参考LDD3 */
unsigned char *type;
struct iphdr *ih;
__be32 *saddr, *daddr, tmp;
unsigned char   tmp_dev_addr[ETH_ALEN];
struct ethhdr *ethhdr;

struct sk_buff *rx_skb;

// 从硬件读出/保存数据
/* 对调"源/目的"的mac地址 */
ethhdr = (struct ethhdr *)skb->data;
memcpy(tmp_dev_addr, ethhdr->h_dest, ETH_ALEN);
    memcpy(ethhdr->h_dest, ethhdr->h_source, ETH_ALEN);
memcpy(ethhdr->h_source, tmp_dev_addr, ETH_ALEN);

/* 对调"源/目的"的ip地址 */    
ih = (struct iphdr *)(skb->data + sizeof(struct ethhdr));
saddr = &ih->saddr;
daddr = &ih->daddr;

tmp = *saddr;
*saddr = *daddr;
*daddr = tmp;

//((u8 *)saddr)[2] ^= 1; /* change the third octet (class C) */
//((u8 *)daddr)[2] ^= 1;
type = skb->data + sizeof(struct ethhdr) + sizeof(struct iphdr);
//printk("tx package type = %02x\n", *type);
// 修改类型, 原来0x8表示ping
*type = 0; /* 0表示reply */

ih->check = 0;         /* and rebuild the checksum (ip needs it) */
ih->check = ip_fast_csum((unsigned char *)ih,ih->ihl);

// 构造一个sk_buff
rx_skb = dev_alloc_skb(skb->len + 2);
skb_reserve(rx_skb, 2); /* align IP on 16B boundary */  
memcpy(skb_put(rx_skb, skb->len), skb->data, skb->len);

/* Write metadata, and then pass to the receive level */
rx_skb->dev = dev;
rx_skb->protocol = eth_type_trans(rx_skb, dev);
rx_skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY; /* don't check it */
dev->stats.rx_packets++;
dev->stats.rx_bytes += skb->len;

// 提交sk_buff
netif_rx(rx_skb);
}

这样，当

ifconfig ethx up
ifconfig ethx 192.168.x.x

后，即能ping同自己的ip地址。
但本身我自己的文件系统是通过网络挂载的，实际测试网卡驱动比较麻烦。先按当前进度，把后续实验做完，然后再抽时间重写网卡驱动