Linux内核网络协议栈TCP/IP分析之二:链路层

一 链路层协议
1.1 概述
　在TCP/IP协议族中，数据链路层主要有三个目的：
（1）为IP模块发送和接收IP数据报；
（2）为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答；
（3）为RARP模块发送RARP请求和接收RARP应答；
TCP/IP支持多种不同的链路层协议，这取决于网络所使用的硬件，如以太网，令牌环网，FDDI(光纤分布式数据接口）及RS-232串行线路等。
下面主要讨论以太网链路层协议，两个串行接口链路协议（SLIP和PPP）。
1.2 驱动分析
　　本文以Linux 2.6.9的e1000驱动为例，分析链路层协议的处理逻辑。
　说明：（1）驱动注册函数：pci_register_driver() 注册的是驱动程序，是把驱动程序安装到内核，准确的说是安装到内核的PCI子系统中。此时还没有设备出现，但是内核已经具备管理e1000设备的能力；
　（2）e1000_probe：设备发现和初始化;通过e1000_init_module()把e1000驱动程序注册到PCI子系统，这样当有e1000设备插入到PCI总线的时候，PCI子系统就可以发现该设备，并调用之前注册的函数e1000_probe()对设备进行初始化；
　（3）e1000_open：当使用用户空间工具（如ifconfig、iproute）开启网络设备时，PCI子系统就会调用函数e1000_open()；看门狗功能在这个函数里面实现，看门狗是用来检测设备状态的，在e1000_open()中启动。
　（4）e1000_intr：设备中断；当网卡接收到数据就会发出中断请求（IRQ），对应的中断处理函数就是e1000_intr()，该函数运行在中断上下文中，不可休眠。
　（5）下半部处理 - 软中断：设备初始化完毕并开启后，就进入就绪状态，当有数据到达网卡就触发中断（硬件中断）,内核执行对应的中断处理程序（中断处理程序是上半部，要简短、迅速）,当执行完中断处理程序后内核触发NET_RX_SOFTIRQ软中断，进行下半部处理,NET_RX_SOFTIRQ对应的软中断处理函数是net_rx_action()，注册的地方是在系统初始化时。

参考资料：
《TCP/IP-链路层》https://www.cnblogs.com/chaguang/p/8092789.html；
《TCP/IP详解学习笔记（2）-- 数据链路层》https://www.cnblogs.com/newwy/p/3216457.html；
《<再看TCP/IP第一卷>关于链路层的知识细节及相关协议》https://www.cnblogs.com/guguli/p/4452249.html；
《1.2 TCP/IP协议（数据链路层）》https://blog.csdn.net/SouthWind0/article/details/80038014；