设计Linux系统网络设备驱动程序 - linux编程基础

Linux网络设备驱动程序是Linux操作系统网络应用中的一个重要组成部分。分析其运行机理，对于设计Linux网络应用程序是很有帮助的。我们可以在网络驱动程序这一级做一些与应用相关联的特殊事情，例如在设计Linux防火墙和网络入侵检测系统时，可以在网络驱动程序的基础上拦截网络数据包，继而对其进行分析。由于Linux是开放源代码的，所以给我们提供了一个分析和改造网络驱动程序，并使其满足特殊应用的绝好机会。本文对Linux内核中的网络驱动程序部分进行了详细讨论，并给出了实现Linux网络驱动程序的重要过程、一种实现模式和具体实例。

运行机理

1．体系结构

Linux网络驱动程序的体系结构如图1所示。可以划分为四层，从上到下分别为协议接口层、网络设备接口层、提供实际功能的设备驱动功能层，以及网络设备和网络媒介层。在设计网络驱动程序时，最主要的工作就是完成设备驱动功能层，使其满足我们自己所需的功能。在Linux中，把所有网络设备都抽象为一个接口。这个接口提供了对所有网络设备的操作集合。由数据结构 struct device来表示网络设备在内核中的运行情况，即网络设备接口。它既包括纯软件网络设备接口，如环路（Loopback），也可以包括硬件网络设备接口，如以太网卡。它由以dev_base为头指针的设备链表来集中管理所有网络设备。该设备链表中的每个元素代表一个网络设备接口。数据结构device中有很多供系统访问和协议层调用的设备方法，包括供设备初始化和往系统注册用的init函数、打开和关闭网络设备的open和stop函数、处理数据包发送的函数hard_ start_xmit，以及中断处理函数等。有关device数据结构（在内核中也就是net_device）的详细内容，请参看/linux/include/linux/netdevice.h。

设计Linux系统网络设备驱动程序(一)