网卡驱动程序是操作系统与硬件之间的重要桥梁,其主要任务之一是处理网络数据包的接收。在中断模式下,当物理网卡接收到新的数据包并将其放入网卡的环形缓冲区时,硬件会触发中断请求。这个中断请求会通知操作系统有事件需要处理。 在Linux系统中,中断服务程序的注册通常在设备初始化或打开时进行,通过`request_irq`函数将中断号和对应的中断服务程序登记到系统中。例如,NE2000网卡的中断服务程序`ei_interrupt`在设备初始化阶段注册,中断号与该服务程序关联。 中断服务程序的主要工作流程如下: 1. **确定中断来源**:通过`rq2dev_map[irq]`或`(struct device*) dev_id`识别中断是由哪个网络接口产生的。 2. **禁用中断**:设置`dev->interrupt`标志,表示服务程序正在处理中断。 3. **读取中断状态寄存器**:如NE2000中的E8390 ISR(中断状态寄存器),以确定中断原因,可能是因为新数据包到达,或者前一次传输完成。 4. **处理新数据包**:如果中断原因是新数据包到达,调用接收数据包的子程序,如NE2000的`ei_receive`函数,从网卡缓冲区读取数据到`skb`(socket buffer)中。 5. **处理传输完成**:如果是前一次传输完成的中断,更新统计信息,关闭`tbusy`标志,准备下一次传输。 6. **重新启用中断**:在处理完中断后,恢复中断标志,使系统能够响应后续的中断请求。 数据接收子程序`ei_receive`通常涉及以下步骤: 1. **分配skb**:为新数据包分配足够的内存空间,通常是一个`skb`结构体。 2. **从硬件读取数据**:从网卡的环形缓冲区中读取接收到的数据到`skb`。 3. **调用netif_rx**:将接收的数据包传递到网络协议栈的上一层,即内核协议栈。 4. **更新统计信息**:维护接口的接收统计,例如数据包数量、错误等。 NE2000中断服务程序`ei_interrupt`和数据接收子程序`ei_receive`是针对NE2000网卡实现的特定例子,不同网卡驱动可能会有不同的实现,但基本流程保持一致。 中断服务程序的效率至关重要,因为它直接影响到网络数据包的处理速度和系统的整体性能。优化中断处理,包括减少不必要的中断和高效地读取与处理数据,是驱动程序设计的关键考虑因素。此外,避免中断冲突和同步问题也是驱动开发者需要关注的问题。 网卡驱动程序的分析,尤其是收包部分,涉及了硬件中断处理、内存管理、网络协议栈的交互等多个方面。理解这些机制有助于开发和调试更高效的网络驱动,确保网络通信的流畅和可靠。
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