MIT 6s081 lab11:networking

lab：networking

本章实验主要是完成E1000网卡驱动程序，核心在于transmit 与 recv函数。

e1000_transmit

操作系统想要发送数据，将数据放入环形缓冲区，递增E1000_TDT，网卡会自动将数据发出。

int
e1000_transmit(struct mbuf *m)
{
  //
  // Your code here.
  //
  // the mbuf contains an ethernet frame; program it into
  // the TX descriptor ring so that the e1000 sends it. Stash
  // a pointer so that it can be freed after sending.
  //

  acquire(&e1000_lock); // 防止多进程发送引发的竞争

  // 读取regs[E1000_TDT]去查询下一次发送的 ring index
  int tx_ring_index = regs[E1000_TDT];

  // 根据下一次发送的ring index找到对应的状态，如果没有设置E1000_TXD_STAT_DD,说明上一次发送请求未完成，返回err
  if(!(tx_ring[tx_ring_index].status & E1000_TXD_STAT_DD))
  {
    release(&e1000_lock);
    return -1;
  }  

  // 如果上一个mbuf不空，进行释放
  if(tx_mbufs[tx_ring_index]) {
    mbuffree(tx_mbufs[tx_ring_index]);
    tx_mbufs[tx_ring_index] = 0;
  }

  tx_ring[tx_ring_index].addr = (uint64)m->head; 
  tx_ring[tx_ring_index].length = m->len;
  tx_ring[tx_ring_index].cmd = E1000_TXD_CMD_EOP | E1000_TXD_CMD_RS; // 配置cmd，EOP表示该buffer中含有一个完整的包，RS会告诉网卡在发送完成后，设置E1000_TXD_STAT_DD位

  // 放入mbufs中用于后续释放
  tx_mbufs[tx_ring_index] = m;

  // 递增regs[E1000_TDT]
  regs[E1000_TDT] = (regs[E1000_TDT] + 1) % TX_RING_SIZE;

  release(&e1000_lock);

  return 0;
}

e1000_recv

网卡接受到数据后，网卡通过DMA将数据放入环形缓冲区，然后向CPU发起硬件中断，CPU在收到中断后，取出环形缓冲区的数据。

static void
e1000_recv(void)
{
  //
  // Your code here.
  //
  // Check for packets that have arrived from the e1000
  // Create and deliver an mbuf for each packet (using net_rx()).
  //

  // 这个函数是在中断处理函数中被调用
  while(1) //每次recv可能接受多个包
  {
    int rx_ring_index = (regs[E1000_RDT] + 1) % RX_RING_SIZE;

    if(!(rx_ring[rx_ring_index].status & E1000_RXD_STAT_DD)){ //接受完毕退出
      return;
    }

    rx_mbufs[rx_ring_index]->len = rx_ring[rx_ring_index].length;

    net_rx(rx_mbufs[rx_ring_index]); //传递给上层网络协议栈，上层对mbuf进行释放

    // 重新分配mbuf
    struct mbuf * new_mbuf = mbufalloc(0); 
    rx_mbufs[rx_ring_index] = new_mbuf;
    rx_ring[rx_ring_index].addr = (uint64)(new_mbuf->head);
    rx_ring[rx_ring_index].status = 0;

    regs[E1000_RDT] = rx_ring_index; // 递增regs[E1000_RDT]
  }
}