linux网络分析之回环网卡

/* 所谓回环网卡， 就是一个虚拟网卡。 既然是虚拟网卡那么就和硬件没关系。
*  在linux主机上输入"ifconfig" 看见eth 和 lo。 其中lo就是所谓的虚拟网卡，即回环网卡
*  本节主要分析这个虚拟网卡的驱动程序
*/

struct pcpu_lstats {
	u64			packets;
	u64			bytes;
	struct u64_stats_sync	syncp;
};


/*
   因为是虚拟网卡， 所以就不需要暂停数据传输， 当然也不需要唤醒。 因为不需要写入寄存器，当然也不需要释放skb了。
   那好像什么也不需要做了。当然不是。 
   
   1. 既然上传要处理你的这个包，需要知道你的协议。
   2. 因为数据包不需要进过路由选择等， 直接这个数据包就像环形一样直接就送走了。 所以接受函数也就接着做了
*/

/*  发送函数
* 1.  通知协议栈，暂停向驱动传输数据。 因为当前要发送数据，驱动程序为了流控暂停接受数据  (无)
* 2.  将包中的数据也就是skb写入到相应的寄存器中																								(无)
* 3.  释放skb结构																																				(无)
* 4. 按理说前面停止传输队列，到最后要唤醒队列。但是却没有。 从注释上看，"We DO NOT call netif_wake_queue() here" 也就是在别去唤醒了传输队列.(无)
*    从注释上看，应该在发送数据包函数之前唤醒队列的。那么发送数据包的函数在那里实现了？
*/
static netdev_tx_t loopback_xmit(struct sk_buff *skb,struct net_device *dev)
{
	struct pcpu_lstats *lb_stats;
	int len;

	skb_orphan(skb);

  /*获得网络包的协议*/
	skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);

	/* it's OK to use per_cpu_ptr() because BHs are off */
	lb_stats = this_cpu_ptr(dev->lstats);

	//获取数据包的长度
	len = skb->len;
	
	/*判断数据包是否接受成功*/
	if (likely(netif_rx(skb) == NET_RX_SUCCESS)) {
		u64_stats_update_begin(&lb_stats->syncp);
		/*获取接受的总长度和包的个数*/
		lb_stats->bytes += len;
		lb_stats->packets++;
		u64_stats_update_end(&lb_stats->syncp);
	}

	return NETDEV_TX_OK;
}

/*获得网卡的状态，比如收到的数据包个数，错误个数吗，丢包个数等*/
static struct rtnl_link_stats64 *loopback_get_stats64(struct net_device *dev,
						      struct rtnl_link_stats64 *stats)
{
	u64 bytes = 0;
	u64 packets = 0;
	int i;

	for_each_possible_cpu(i) {
		const struct pcpu_lstats *lb_stats;
		u64 tbytes, tpackets;
		unsigned int start;

		lb_stats = per_cpu_ptr(dev->lstats, i);
		do {
			start = u64_stats_fetch_begin(&lb_stats->syncp);
			tbytes = lb_stats->bytes;
			tpackets = lb_stats->packets;
		} while (u64_stats_fetch_retry(&lb_stats->syncp, start));
		bytes   += tbytes;
		packets += tpackets;
	}
	/*获取发送，接受包的个数， 以及字节数*/
	stats->rx_packets = packets;
	stats->tx_packets = packets;
	stats->rx_bytes   = bytes;
	stats->tx_bytes   = bytes;
	return stats;
}

static u32 always_on(struct net_device *dev)
{
	return 1;
}

static const struct ethtool_ops loopback_ethtool_ops = {
	.get_link		= always_on,
};

static int loopback_dev_init(struct net_device *dev)
{
	dev->lstats = alloc_percpu(struct pcpu_lstats);
	if (!dev->lstats)
		return -ENOMEM;

	return 0;
}

static void loopback_dev_free(struct net_device *dev)
{
	free_percpu(dev->lstats);
	free_netdev(dev);
}

static const struct net_device_ops loopback_ops = {
	.ndo_init      = loopback_dev_init,
	.ndo_start_xmit= loopback_xmit,
	.ndo_get_stats64 = loopback_get_stats64,
};

/*
  初始化net_device结构
*/
static void loopback_setup(struct net_device *dev)
{
	//设置MTU： MTU含义是最大传输单元，也就是包的大小值。 
	dev->mtu		= (16 * 1024) + 20 + 20 + 12;  
	dev->hard_header_len	= ETH_HLEN;	/* 14	*/
	dev->addr_len		= ETH_ALEN;	/* 6	*/
	dev->tx_queue_len	= 0;
	dev->type		= ARPHRD_LOOPBACK;	/* 0x0001*/
	dev->flags		= IFF_LOOPBACK;
	dev->priv_flags	       &= ~IFF_XMIT_DST_RELEASE;
	dev->hw_features	= NETIF_F_ALL_TSO | NETIF_F_UFO;
	dev->features 		= NETIF_F_SG | NETIF_F_FRAGLIST
		| NETIF_F_ALL_TSO
		| NETIF_F_UFO
		| NETIF_F_NO_CSUM
		| NETIF_F_RXCSUM
		| NETIF_F_HIGHDMA
		| NETIF_F_LLTX
		| NETIF_F_NETNS_LOCAL
		| NETIF_F_VLAN_CHALLENGED
		| NETIF_F_LOOPBACK;
	dev->ethtool_ops	= &loopback_ethtool_ops;
	dev->header_ops		= ð_header_ops;           /*制作包头的函数集合*/
	dev->netdev_ops		= &loopback_ops;						/*netdev_ops的函数集合*/
	dev->destructor		= loopback_dev_free;
}
/*
   上节分析cs89x0.c得出初始化的步骤。 但是回环网卡是虚拟网卡，初始化硬件就没有了。
1. 分配net_device结构                                             
2. 初始化net_device结构。包括中断号，基地址，网络设备的私有数据
3. 调用cs89x0_probe1函数进一步初始化                          (无)
4. 初始化硬件的相关参数： 比如网卡适配器的设置                (无)
5. 进一步初始化dev结构： 比如MAC地址， netdev_ops
    主要的还是初始化硬件的操作，这里先不关心到底如何实现的
6. 注册net_dev结构
*/
static __net_init int loopback_net_init(struct net *net)
{
	struct net_device *dev;
	int err;

	err = -ENOMEM;
	/*分配net_device结构， loopback_setup就是分配dev结构是需要初始化dev的函数指针*/
	dev = alloc_netdev(0, "lo", loopback_setup);
	if (!dev)
		goto out;

	
	dev_net_set(dev, net);
	/*注册net_dev结构*/
	err = register_netdev(dev);
	if (err)
		goto out_free_netdev;

  /*如果是回环网卡，就必须设置这个值*/
	net->loopback_dev = dev;
	return 0;


out_free_netdev:
	free_netdev(dev);
out:
	if (net_eq(net, &init_net))
		panic("loopback: Failed to register netdevice: %d\n", err);
	return err;
}

/*初始化函数*/
struct pernet_operations __net_initdata loopback_net_ops = {
       .init = loopback_net_init,
};