11-数据接收流程
16.6 数据接收流程
网络设备接收数据的主要方法是由中断引发设备的中断处理函数，中断处理函数判断中断类型，如果为接收中断，则读取接收到的数据，分配sk_buffer数据结构和数据缓冲区，将接收到的数据复制到数据缓冲区，并调用netif_rx()函数将sk_buffer传递给上层协议。代码清单16.9所示为完成这一过程的函数模板。
代码清单16.9 网络设备驱动的中断处理函数模板
1 static void xxx_interrupt(int irq, void *dev_id)
2 {
3 ...
4 switch (status &ISQ_EVENT_MASK) {
5 case ISQ_RECEIVER_EVENT:
6 / 获取数据包 /
7 xxx_rx(dev);
8 break;
9 / 其他类型的中断 /
10 }
11 }
12 static void xxx_rx(struct xxx_device *dev)
13 {
14 ...
15 length = get_rev_len (...);
16 / 分配新的套接字缓冲区 /
17 skb = dev_alloc_skb(length + 2);
18
19 skb_reserve(skb, 2); / 对齐 /
20 skb->dev = dev;
21
22 / 读取硬件上接收到的数据 /
23 insw(ioaddr + RX_FRAME_PORT, skb_put(skb, length), length >> 1);
24 if (length &1)
25 skb->data[length - 1] = inw(ioaddr + RX_FRAME_PORT);
26
27 / 获取上层协议类型 /
28 skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);
29
30 / 把数据包交给上层 /
31 netif_rx(skb);
32
33 / 记录接收时间戳 /
34 dev->last_rx = jiffies;
35 ...
36 }
从上述代码的第4～7行可以看出，当设备的中断处理程序判断中断类型为数据包接收中断时，它调用第12～36定义的xxx_rx()函数完成更深入的数据包接收工作。xxx_rx()函数代码中的第15行从硬件读取到接收数据包有效数据的长度，第16～19行分配sk_buff和数据缓冲区，第22～25行读取硬件上接收到的数据并放入数据缓冲区，第27～28行解析接收数据包上层协议的类型，最后，第30～31行代码将数据包上交给上层协议。
如果是NAPI兼容的设备驱动，则可以通过poll方式接收数据包。这种情况下，我们需要为该设备驱动提供作为netif_napi_add()参数的xxx_poll()函数，如代码清单16.10所示。
代码清单16.10 网络设备驱动的poll函数模板
1 static int xxx_poll(struct napi_struct *napi, int budget)
2 {
3 int npackets = 0;
4 struct sk_buff *skb;
5 struct xxx_priv *priv = container_of(napi, struct xxx_priv, napi);
6 struct xxx_packet *pkt;
7
8 while (npackets < budget && priv->rx_queue) {
9 /从队列中取出数据包/
10 pkt = xxx_dequeue_buf(dev);
11
12 /接下来的处理，和中断触发的数据包接收一致/
13 skb = dev_alloc_skb(pkt->datalen + 2);
14 ...
15 skb_reserve(skb, 2);
16 memcpy(skb_put(skb, pkt->datalen), pkt->data, pkt->datalen);
17 skb->dev = dev;
18 skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);
19 /调用netif_receive_skb，而不是net_rx, 将数据包交给上层协议/
20 netif_receive_skb(skb);
21
22 /更改统计数据 /
23 priv->stats.rx_packets++;
24 priv->stats.rx_bytes += pkt->datalen;
25 xxx_release_buffer(pkt);
26 npackets++;
27 }
28 if (npackets < budget) {
29 napi_complete(napi);
30 xxx_enable_rx_int (…); / 再次使能网络设备的接收中断 /
31 }
32 return npackets;
33 }
上述代码中的budget是在初始化阶段分配给接口的weight值，poll函数每次只能接收最多budget数量的数据包。第8行的while()循环读取设备的接收缓冲区，读取数据包并提交给上层。这个过程和中断触发的数据包接收过程一致，但是最后使用netif_receive_skb()函数而非netif_rx()函数将数据包提交给上层。这里体现出了中断处理机制和轮询机制之间的差别。
当一个轮询过程结束时，第29行代码调用napi_complete()宣布这一消息，而第30行代码则再次启动网络设备的接收中断。
虽然NAPI兼容的设备驱动以poll方式接收数据包，但是仍然需要首次数据包接收中断来触发poll过程。与数据包的中断接收方式不同的是，以轮询方式接收数据包时，当第一次中断发生后，中断处理程序要禁止设备的数据包接收中断并调度NAPI，如代码清单16.11所示。
代码清单16.11 网络设备驱动的poll中断处理函数模板
1 static void xxx_poll_interrupt(int irq, void *dev_id)
2 {
3 switch (status &ISQ_EVENT_MASK) {
4 case ISQ_RECEIVER_EVENT:
5 … / 获取数据包 /
6 xxx_disable_rx_int(...); / 禁止接收中断 /
7 napi_schedule(&priv->napi);
8 break;
9 … / 其他类型的中断 /
10 }
11 }
上述代码第7行的napi_schedule ()函数被轮询方式驱动的中断程序调用，将设备的poll方法添加到网络层的poll处理队列中，排队并且准备接收数据包，最终触发一个NET_RX_SOFTIRQ软中断，通知网络层接收数据包。图16.2所示为NAPI驱动程序各部分的调用关系。
在支持NAPI的网络设备驱动中，通常还会进行如下与NAPI相关的工作。
（1）在私有数据结构体如xxx_priv中增加一个成员：
struct napi_struct napi;
这是代码清单16.11第5行调用container_of ()可以得到xxx_priv类型指针的原因。
（2）通常会在设备驱动初始化时调用：
netif_napi_add(dev, napi, xxx_poll, XXX_NET_NAPI_WEIGHT);
（3）通常会在net_device结构体的open()和stop()成员函数中分别调用napi_enable()和napi_disable()。