10-数据发送流程

16.5 数据发送流程

从16.1节网络设备驱动程序的结构分析可知，Linux网络子系统在发送数据包时，会调用驱动程序提供的hard_start_transmit()函数，该函数用于启动数据包的发送。在设备初始化的时候，这个函数指针需被初始化指向设备的xxx_tx()函数。

网络设备驱动完成数据包发送的流程如下。

（1）网络设备驱动程序从上层协议传递过来的sk_buff参数获得数据包的有效数据和长度，将有效数据放入临时缓冲区。

（2）对于以太网，如果有效数据的长度小于以太网冲突检测所要求数据帧的最小长度ETH_ZLEN，则给临时缓冲区的末尾填充0。

（3）设置硬件的寄存器，驱使网络设备进行数据发送操作。

完成以上3个步骤的网络设备驱动程序的数据包发送函数的模板如代码清单16.7所示。

代码清单16.7 网络设备驱动程序的数据包发送函数模板

1 int xxx_tx(struct sk_buff skb, struct net_device dev)

2 {

3 int len;

4 char *data, shortpkt[ETH_ZLEN];

5 if (xxx_send_available(...)) { / 发送队列未满，可以发送 /

6 / 获得有效数据指针和长度 /

7 data = skb->data;

8 len = skb->len;

9 if (len < ETH_ZLEN) {

10 / 如果帧长小于以太网帧最小长度，补0 /

11 memset(shortpkt, 0, ETH_ZLEN);

12 memcpy(shortpkt, skb->data, skb->len);

13 len = ETH_ZLEN;

14 data = shortpkt;

15 }

16

17 dev->trans_start = jiffies; / 记录发送时间戳 /

18

19 / 设置硬件寄存器让硬件把数据包发送出去 /

20 xxx_hw_tx(data, len, dev);

21 ...

22 } else {

23 netif_stop_queue(dev);

24 ...

25 }

26 }

这里特别要强调第23行对netif_stop_queue()的调用，当发送队列为满或因其他原因来不及发送当前上层传下来的包，则调用此函数阻止上层继续向网络设备驱动传递数据包。当忙于发送的数据包被发送完成后，TX结束的中断处理中，应该调用netif_wake_queue()唤醒被阻塞的上层，以启动它继续向网络设备驱动传送数据包。

当数据传输超时时，意味着当前的发送操作失败或硬件已陷入未知状态，此时，数据包发送超时处理函数xxx_tx_timeout()将被调用。这个函数也需要调用Linux内核提供的netifwake queue()函数重新启动设备发送队列，如代码清单16.8所示。

代码清单16.8 网络设备驱动程序的数据包发送超时函数模板

1 void xxx_tx_timeout(struct net_device *dev)

2 {

3 ...

4 netif_wake_queue(dev); / 重新启动设备发送队列 /

5 }

从前文可知，netif_wake_queue()和netif_stop_queue()是数据发送流程中要调用的两个非常重要的函数，分别用于唤醒和阻止上层向下传送数据包，它们的原型定义于include/linux/netdevice.h，如下：

static inline void netif_wake_queue(struct net_device *dev);

static inline void netif_stop_queue(struct net_device *dev);