linux驱动摸索 --网络驱动（虚拟网卡）

内核版本：linux-2.6.32.2
开发板：mini2440

网络驱动程序框架：

1. 分配一个net_device结构体
2. 设置:
2.1 发包函数: hard_start_xmit
2.2 收到数据时(在中断处理函数里)用netif_rx上报数据
2.3 其他设置
3. 注册: register_netdevice

测试源码：

#include <linux/errno.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/etherdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/in.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/bitops.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ip.h>

#include <asm/system.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/irq.h>

static struct net_device * virt_net_dev;
static netdev_tx_t virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb,struct net_device *dev);



static const struct net_device_ops virt_net_ops = {
	.ndo_start_xmit 	= virt_net_send_packet,
};

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);
}

static netdev_tx_t virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb,struct net_device *dev)
{
	//static int cnt;
	//printk("virt_net has send %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 */
	virt_net_dev->stats.tx_packets++;
	virt_net_dev->stats.tx_bytes +=skb->len;
	return 0;
}

void virt_net_init(struct net_device *dev)
{
	ether_setup(dev);
	dev->netdev_ops= &virt_net_ops;
	

 	/* 2. 设置 */
	/* 设置MAC地址 */
    dev->dev_addr[0] = 0x08;
    dev->dev_addr[1] = 0x89;
    dev->dev_addr[2] = 0x89;
    dev->dev_addr[3] = 0x89;
    dev->dev_addr[4] = 0x89;
    dev->dev_addr[5] = 0x11;

    /* 设置下面两项才能ping通 */
	dev->flags           |= IFF_NOARP;
	dev->features        |= NETIF_F_NO_CSUM;
}



static int __init s3c_virt_net_init(void)
{
	int ret;

	/* Init network device */
	virt_net_dev = alloc_netdev(0, "vnet%d", virt_net_init);
	if (!virt_net_dev) {
		printk("could not allocate device.\n");
		return -ENOMEM;
	}

	
	ret = register_netdev(virt_net_dev);

		
	return ret;

}



static void s3c_virt_net_exit(void)
{
	unregister_netdev(virt_net_dev);
	free_netdev(virt_net_dev);
	
}



module_init(s3c_virt_net_init);
module_exit(s3c_virt_net_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

分析：

首先是分配一个net_device结构体，用函数alloc_netdev分配，其原型为：

struct net_device *alloc_netdev(
	int sizeof_priv,
	const char *mask,
	void (*setup)(struct net_device *))

sizeof_priv表示私有空间大小，如果不需要的话，设置为0，mask是接口名字，其在用户空间可见，这个名字使用printf中%d的格式，内核将下一个可用接口号代替%d，setup是一个初始化函数，用来设置net_devicess结构剩余部分。

在参考cs89x0.c的代码中，我们发现他用struct net_device *dev = alloc_etherdev(sizeof(struct net_local));来分配结构，在linux内核中已经为不同的接口封装了许多接口，进一步，我们发现他最后还是会调用alloc_netdev，默认使用“eth%d”作为网卡名字，并调用ether_setup函数，在ether_setup函数中，已经设置了许多默认的参数。

在我的代码中，用virt_net_init函数作为setup的初始化函数，简要介绍下函数的操作。首先调用ether_setup函数，配置内核网卡的一些默认参数。之后dev->netdev_ops= &virt_net_ops，在我使用的内核版本中，dev_devices结构体中对于处理函数函数成员，专门定义了const struct net_device_ops *netdev_ops;原型如下：

struct net_device_ops {
	int			(*ndo_init)(struct net_device *dev);
	void			(*ndo_uninit)(struct net_device *dev);
	int			(*ndo_open)(struct net_device *dev);
	int			(*ndo_stop)(struct net_device *dev);
	netdev_tx_t		(*ndo_start_xmit) (struct sk_buff *skb,
						   struct net_device *dev);
	u16			(*ndo_select_queue)(struct net_device *dev,
						    struct sk_buff *skb);
..............

于是为 hard_start_xmit分配了调用函数virt_net_send_packet。

接着设置了虚拟网卡的MAC地址。最后看到有dev->flags  |= IFF_NOARP;   表明接口不能使用地址解析协议（ARP）ARP是以太网底层协议，他的作用是将IP地址转化为以太网的MAC地址，由于我们只是模拟网卡，没必要应答ARP请求。

初始化全部结束后，调用 register_netdevice，就可以调用驱动程序操作设备了。

测试的话，如下图：