linux os下网络驱动编写-虚拟网卡驱动

孔春

概述

网络驱动程序是操作系统内核中的一部分，它允许操作系统通过网络接口发送和接收数据包。当数据包进入计算机时，网络驱动程序将它们传递给操作系统的网络协议栈，然后将其发送到适当的应用程序。当应用程序想要发送数据包时，它们通过网络协议栈将数据包发送到网络驱动程序，然后由驱动程序将其发送到网络链路。
网络驱动程序通常分为两个部分：硬件驱动程序和协议驱动程序。硬件驱动程序负责与硬件设备通信，例如网卡，它控制数据包的发送和接收。协议驱动程序负责管理网络协议栈，例如TCP/IP协议栈。它们将数据包从硬件驱动程序传递到适当的协议层，然后将数据包发送回硬件驱动程序以进行传输。
编写网络驱动程序

编写网络驱动程序的一些基本步骤：
确定网络硬件：确定网络硬件并查找相应的驱动程序相关的datasheet。
创建驱动程序框架：创建驱动程序框架以与硬件交互。
编写协议代码：编写协议代码以确保驱动程序可以正确处理网络协议栈。
测试和调试：测试和调试驱动程序以确保其正常工作。
优化网络驱动程序

优化网络驱动程序的关键是理解网络数据包的传输和处理过程。
优化网络驱动程序的方法：
调整网卡缓冲区大小：根据网络负载情况和硬件特性，调整网卡的接收和发送缓冲区大小，以优化数据传输。
开启中断共享：在高负载情况下，启用中断共享可以减少中断处理的开销，提高网络吞吐量。
配置中断处理程序：调整中断处理程序的优先级和中断调度策略，以提高中断处理效率。
禁用不必要的中断：禁用不必要的中断，以减少CPU的负载和中断处理的开销。
启用硬件卸载：支持硬件卸载的网卡可以将数据包的处理部分转移至网卡上进行处理，减轻CPU负载，提高网络吞吐量。
优化协议栈：通过优化协议栈的实现方式、数据结构、算法等方面，提高网络协议处理的效率和性能。
配置TCP协议参数：调整TCP协议的参数，例如拥塞控制算法、窗口大小等，以提高网络吞吐量和减少延迟。
使用高效的网络协议：使用高效的网络协议，例如UDP和IPoIB，可以提高网络性能和降低延迟。
进行性能测试和分析：使用性能测试工具和分析工具来定位网络性能瓶颈，找出优化的关键点，并验证优化效果。
虚拟网卡驱动编写

源代码示例

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/etherdevice.h>

#define DRIVER_NAME "mvnet"

static struct net_device *vnet_dev;


//网络设备打开，执行ifconfig 启动网络设备时
static int vnet_open(struct net_device *dev)
    printk(KERN_INFO "vnet: device opened\n"
    netif_start_queue(dev);
    return 0;
}

//网络设备关闭，执行iconfig 停止网络设备时调
static int vnet_stop(struct net_device *dev)
    printk(KERN_INFO "vnet: device stopped\n
    netif_stop_queue(dev);
    return 0;
}

//网络设备发送函数，当应用程序向虚拟网卡发送
static netdev_tx_t vnet_xmit(struct sk_buff
    dev_kfree_skb(skb);
    return NETDEV_TX_OK;
}

//网络设备操作函数
static const struct net_device_ops vnet_ops
    .ndo_open = vnet_open,
    .ndo_stop = vnet_stop,
    .ndo_start_xmit = vnet_xmit,
};

static void vnet_setup(struct net_device *de
{
    ether_setup(dev);

    /* Generate a random MAC address */
    eth_random_addr(dev->dev_addr);

    /* Set the device name and the maximum t
    strcpy(dev->name, DRIVER_NAME);
    dev->mtu = 1500;

    /* Set the device operations */
    dev->netdev_ops = &vnet_ops;
}

//网络设备初始化函数
static int __init vnet_init(void) {
    vnet_dev = alloc_netdev(0, DRIVER_NAME,

    if (!vnet_dev) {
        printk(KERN_ERR "Failed to allocate
        return -ENOMEM;
    }

    vnet_dev->netdev_ops = &vnet_ops;

    //注册网络设备
    if (register_netdev(vnet_dev) < 0) {
        printk(KERN_ERR "Failed to register
        free_netdev(vnet_dev);
        return -EBUSY;
    }

    printk(KERN_INFO "Virtual network interf

    return 0;
}

//注销网络设备
static void __exit vnet_exit(void) {
    unregister_netdev(vnet_dev);
    free_netdev(vnet_dev);
    printk(KERN_INFO "Virtual network interf
}

module_init(vnet_init);
module_exit(vnet_exit);

MODULE_AUTHOR("Hans");
MODULE_DESCRIPTION("Virtual Network Interfac
MODULE_LICENSE("GPL");Makefile
CONFIG_MODULE_SIG=n

DRIVERNAME := mvnet

ifeq ($(KERNELRELEASE), )
KERNELDIR := /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD :=$(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR)  M=$(PWD)
clean:
    rm -rf *.mk .tmp_versions Module.symvers *.mod.c *.o *.ko .*.cmd Module.markers modules.order *.a *.mod
load:
    insmod $(DRIVERNAME).ko
unload:
    rmmod $(DRIVERNAME)
install: default
    mkdir -p /lib/modules/$(shell uname -r)/kernel/drivers/misc/
    cp -f ./$(DRIVERNAME).ko /lib/modules/$(shell uname -r)/kernel/drivers/misc/
    depmod -a
uninstall:
    rm -rf /lib/modules/$(shell uname -r)/kernel/drivers/misc/$(DRIVERNAME).ko
    depmod -a
else
    obj-m := $(DRIVERNAME).o
endif

编译



加载驱动



调试



此篇The END！后续会将源代码逐渐丰富！