Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序介紹.doc

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1、Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序介紹，(安徽建筑工業(yè)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院通信工程2班)摘要:Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是Linux網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的重要組成部分。本文詳細(xì)分析了Linux內(nèi)核中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的運(yùn)行機(jī)理，并著重介紹了實(shí)現(xiàn)Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的關(guān)鍵過程，最后給出了一種實(shí)現(xiàn)模式和具體實(shí)例。關(guān)鍵詞:Linux操作系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；內(nèi)核；模塊Linuxnetworkdevicedriverdescription，（07CommunicationEngineering2Course,，ElectronicandInformationEngineering，AnhuiUniversityo

2、fArchitecture，,China）Abstract:LinuxNetworkLinuxnetworkdevicedriverisanimportantpartoftheapplication.ThispaperanalyzestheLinuxkernelnetworkdevicedriverrunningmechanism,withanemphasisonLinuxnetworkdriverstoachievethekeyprocesses,andfinallyanimplementationmodelandgivenspecificexamples.Keywords:Linuxo

3、peratingsystem;networkdevicedriver;kernel;module0引言1驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)原理1．1體系結(jié)構(gòu)1．2初始化1．3數(shù)據(jù)包的發(fā)送與接收2實(shí)現(xiàn)模式3LINUX系統(tǒng)下的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序3．1入口點(diǎn)結(jié)構(gòu)3．2入口點(diǎn)位置3．3LINUX系統(tǒng)下的具體實(shí)現(xiàn)4應(yīng)用實(shí)例4．1模塊加載和卸載4．2網(wǎng)絡(luò)接口初始化4．3網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備的打開和關(guān)閉4．4數(shù)據(jù)包的接收和發(fā)送5結(jié)束語0引言Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是Linux網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中一個(gè)重要的組成部分，分析其運(yùn)行機(jī)理，對(duì)于設(shè)計(jì)Linux網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序很有幫助。因?yàn)橛袝r(shí)需要我們在網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序這一層次做應(yīng)用開發(fā)，例如，設(shè)計(jì)Linux防火墻和

4、網(wǎng)絡(luò)入侵檢測系統(tǒng)時(shí)，可以在網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的基礎(chǔ)上攔截網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，繼而對(duì)其進(jìn)行分析。本文將就Linux內(nèi)核中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序部分進(jìn)行討論，并介紹實(shí)現(xiàn)Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的方法。1驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)原理1.1體系結(jié)構(gòu)Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的體系結(jié)構(gòu)可以劃分為四層(參見圖1)，從上到下分別為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口層、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層、提供實(shí)際功能的設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能層，以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)媒介層。我們在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，最主要的工作就是完成設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能層，使其滿足我們所需的功能。在Linux中所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都抽象為一個(gè)接口，這個(gè)接口提供了對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操作集合。由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)structdevice來表示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在內(nèi)

5、核中的運(yùn)行情況，即網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口。它既包括純軟件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，如環(huán)路（Loopback），也包括硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，如以太網(wǎng)卡。而由以dev_base為頭指針的設(shè)備鏈表來集體管理所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，該設(shè)備鏈表中的每個(gè)元素代表一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)device中有很多供系統(tǒng)訪問和協(xié)議層調(diào)用的設(shè)備方法，包括供設(shè)備初始化和系統(tǒng)注冊用的init函數(shù)，打開和關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的open和stop函數(shù)，處理數(shù)據(jù)包發(fā)送的hard_start_xmit函數(shù)，以及中斷處理函數(shù)等。有關(guān)device數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（在內(nèi)核中就是net_device）的詳細(xì)內(nèi)容，可以參看/linux/include/linux/netdevice.

6、h。1．2初始化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的初始化主要由device數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的init函數(shù)指針?biāo)赶虻某跏蓟瘮?shù)來完成，當(dāng)內(nèi)核啟動(dòng)或加載網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)模塊的時(shí)候，就會(huì)調(diào)用這個(gè)初始化函數(shù)。在初始化函數(shù)中通過檢測物理設(shè)備的硬件特征來偵測網(wǎng)絡(luò)物理設(shè)備是否存在，然后再對(duì)設(shè)備進(jìn)行資源配置，接下來構(gòu)造設(shè)備的device數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并用檢測到的數(shù)據(jù)對(duì)device中的變量初始化，最后向Linux內(nèi)核注冊該設(shè)備并申請(qǐng)內(nèi)存空間。1．3數(shù)據(jù)包的發(fā)送與接收數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收是實(shí)現(xiàn)Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序中兩個(gè)最關(guān)鍵的過程，對(duì)這兩個(gè)過程處理的好壞將直接影響到驅(qū)動(dòng)程序的整體運(yùn)行質(zhì)量。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)加載時(shí)，通過device域中的init函數(shù)指針

7、調(diào)用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的初始化函數(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化，如果操作成功再通過device域中的open函數(shù)指針調(diào)用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的打開函數(shù)打開設(shè)備，并通過device域中建立硬件包頭函數(shù)指針hard_header來建立硬件包頭信息。最后通過協(xié)議接口層函數(shù)dev_queue_xmit（參見/linux/net/core/dev.c）來調(diào)用device域中的hard_start_xmit函數(shù)指針完成數(shù)據(jù)包的發(fā)送。該函數(shù)把存放在套接字緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)