Linux内核2.4.x的网络接口结构(一) （1）

一.前言

Linux的源码里，网络接口的实现部份是非常值得一读的，通过读源码，不仅对网络协议有更深的了解，也有助于在网络编程的时候，对应用函数有更精确的了解和把握。

本文把重点放在网络接口程序的总体结构上，希望能作为读源码时一些指导性的文字。

本文以Linux2.4.16内核作为讲解的对象，内核源码可以在www.kernel.org上下载。我读源码时参考的是[lxr.linux.no]这个交差参考的网站，我个人认为是一个很好的工具，如果有条件最好上这个网站。

二.网络接口程序的结构

Linux的网络接口分为四部份：网络设备接口部份，网络接口核心部份，网络协议族部份，以及网络接口socket层。

网络设备接口部份主要负责从物理介质接收和发送数据。实现的文件在linu/driver/net目录下面。网络接口核心部份是整个网络接口的关键部位，它为网络协议提供统一的发送接口，屏蔽各种各样的物理介质，同时又负责把来自下层的包向合适的协议配送。它是网络接口的中枢部份。它的主要实现文件在linux/net/core目录下，其中linux/net/core/dev.c为主要管理文件。

网络协议族部份是各种具体协议实现的部份。Linux支持TCP/IP，IPX，X.25，AppleTalk等的协议，各种具体协议实现的源码在linux/net/目录下相应的名称。在这里主要讨论TCP/IP(IPv4)协议，实现的源码在linux/net/ipv4,其中linux/net/ipv4/af_inet.c是主要的管理文件。

网络接口Socket层为用户提供的网络服务的编程接口。主要的源码在linux/net/socket.c。

三.网络设备接口部份

物理层上有许多不同类型的网络接口设备, 在文件include/linux/if_arp.h的28行里定义了ARP能处理的各种物理设备的标志符。网络设备接口要负责具体物理介质的控制，从物理介质接收以及发送数据，并对物理介质进行诸如最大数据包之类的各种设置。这里我们以比较简单的3Com3c501以太网卡的驱动程序为例，大概讲一下这层的工作原理。源码在Linux/drivers/net/3c501.c。

我们从直觉上来考虑，一个网卡当然最主要的是完成数据的接收和发送，在这里我们来看看接收和发送的过程是怎么样的。

发送相对来说比较简单，在Linux/drivers/net/3c501.c的475行开始的el_start_xmit()这个函数就是实际向3Com3c501以太网卡发送数据的函数，具体的发送工作不外乎是对一些寄存器的读写，源码的注释很清楚，大家可以看看。

接收的工作相对来说比较复杂。通常来说，一个新的包到了，或者一个包发送完成了，都会产生一个中断。在Linux/drivers/net/3c501.c中的572行，开始的el_interrupt()函数里面，前半部份处理的是发送完包以后的汇报，后半部份处理的是一个新来的包，就是说接收到了新的数据。el_interrupt()函数并没有对新的包进行太多的处理，就交给了接收处理函数el_receive()。el_receive()首先检查接收的包是否正确，如果是一个“好”包就会为包分配一个缓冲结构(dev_alloc_skb())，这样驱动程序对包的接收工作就完成了，通过调用上层的函数netif_rx()(net/core/dev.c1214行) ，把包交给上层。

现在驱动程序有了发送和接收数据的功能了，驱动程序怎么样和上层建立联系呢？就是说接收到包以后怎么送给上层，以及上层怎么能调用驱动程序的发送函数呢？