如何开始进行Linux网络驱动开发？

网络设备驱动是Linux的第三大类驱动，也是学习的最后一类Linux驱动，在开始之前，首先需要了解网络协议层次结构，然后讨论Linux内核中网络实现的层次结构。

网络层次结构

1、OSI模型：

物理层：负责信号的电气特性和传输介质的机械特性。

数据链路层：处理帧格式定义、差错处理、流量控制等。

网络层：管理网络中的数据通信，提供寻址和路由选择服务。

传输层：提供端到端的传输服务，使用端口号进行寻址。

会话层、表示层和应用层：从应用程序的角度建立通信连接并传输应用数据。

2、TCP/IP模型：

网络接口层：对应OSI的物理层和数据链路层，负责数据的收发。

网际层：对应OSI的网络层，负责数据包的传送和路由选择。

传输层：对应OSI的传输层，负责端到端的数据传输。

应用层：对应OSI的会话层、表示层和应用层，负责应用程序之间的通信。

网络设备驱动核心数据结构和函数

1、struct net_device：

name：设备名称。

mem_start, mem_end：内存起始和结束地址。

base_addr：设备的I/O地址。

irq：设备的中断号。

2、重要函数：

dev_queue_xmit()：发送数据包。

netif_rx()：接收数据包。

register_netdevice()：注册网络设备。

unregister_netdevice()：注销网络设备。

3、sk_buff结构体：

数据缓冲区：用于存放网络数据包。

协议信息：如MAC头部、IP头部等。

4、初始化过程：

分配并初始化net_device结构体。

调用register_netdevice()注册设备。

配置设备的参数（如MAC地址、IP地址等）。

5、数据发送流程：

上层协议调用dev_queue_xmit()发送数据包。

驱动程序将数据包添加到发送队列中。

硬件触发发送操作，将数据包发送到网络上。

6、数据接收流程：

硬件接收到数据包后，产生中断。

驱动程序调用netif_rx()处理接收到的数据包。

数据包被上传至网络层进行处理。

7、NAPI机制：

NAPI（New API）是一种改进的网络设备驱动程序接口，旨在减少系统中断的频率，提高网络性能。

通过netif_receive_skb()和netif_rx_complete()等函数实现数据的接收和处理。

虚拟网卡驱动实例

以下是一个简化的虚拟网卡驱动示例：

#include <linux/module.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/etherdevice.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/ip.h>
#include <linux/netdev_features.h>
static struct net_device *virt_net;
// 初始化虚拟网卡
static int __init virt_init(void) {
    virt_net = alloc_etherdev(sizeof(struct net_device));
    if (!virt_net) {
        printk(KERN_ERR "Failed to allocate virtual network device
");
        return -ENOMEM;
    }
    strcpy(virt_net->name, "virt0");
    virt_net->netdev_ops = &virtual_net_ops;
    if (register_netdev(virt_net)) {
        printk(KERN_ERR "Failed to register virtual network device
");
        free_netdev(virt_net);
        return -ENODEV;
    }
    printk(KERN_INFO "Virtual network device registered successfully
");
    return 0;
}
// 清理虚拟网卡
static void __exit virt_exit(void) {
    unregister_netdev(virt_net);
    free_netdev(virt_net);
    printk(KERN_INFO "Virtual network device unregistered and freed
");
}
module_init(virt_init);
module_exit(virt_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple virtual network driver example");

代码展示了如何创建一个简单的虚拟网卡驱动，包括初始化、注册、注销等基本操作，实际开发中，还需要根据具体的硬件设备实现相应的发送和接收函数。