在Linux操作系统中，网络设备驱动程序是连接硬件与操作系统内核的关键组件，它们负责处理数据传输，确保网络通信的顺畅。本教程将聚焦于Linux 3.5.0版本下的网络设备驱动，这一版本的内核引入了许多重要的改进和新特性，对驱动编写者来说具有重要的参考价值。
一、Linux网络驱动架构
Linux网络驱动分为两层：协议驱动和硬件驱动。协议驱动处理高层协议，如TCP/IP，而硬件驱动则与具体的网络接口卡（NIC）交互。它们通过通用的网络子系统进行通信，这个子系统提供了一组接口，使驱动程序可以注册并处理来自协议栈的数据。
二、网络驱动开发基础
1. **初始化与注册**：
驱动程序必须首先初始化，包括设置硬件地址、配置中断处理等。然后，通过调用`register_netdev()`函数向内核注册网络设备。
2. **数据包处理**：
`net_device`结构体是网络驱动的核心，它包含了处理网络数据的各种回调函数，如`ndo_open()`（打开设备）、`ndo_stop()`（关闭设备）、`ndo_start_xmit()`（发送数据包）和`ndo_get_stats()`（获取设备统计信息）等。
3. **中断处理**：
当硬件接收到数据包时，会触发中断。驱动需要设置中断处理程序，接收硬件发来的中断信号，并执行相应的处理，如读取数据包到内存。
4. **硬中断与软irq**：
在Linux中，硬中断用于立即响应硬件事件，而软irq（Software Interrupt）则用于批量处理中断后的工作，比如将接收到的数据包放入队列。
三、Linux 3.5.0内核的新特性
1. **NetNS（Network Namespaces）**：
Linux 3.5.0引入了网络命名空间，允许在一个系统中创建多个独立的网络环境，每个都有自己的网络设备、路由和地址，增强了系统的隔离性。
2. **RPS（Receive Packet Steering）**：
该特性提高了多核处理器环境下网络接收性能，通过将接收到的数据包分配到不同的CPU上，减轻了单个CPU的负担。
3. **VLAN支持**：
内核3.5.0加强了对虚拟局域网（VLAN）的支持，允许网络驱动直接处理VLAN帧，提高了效率。
4. **NAPI（New API）**：
NAPI是一种优化的中断处理机制，它降低了中断的频率，提升了大规模数据传输时的性能。
四、C语言编程
作为主要的编程语言，C语言在编写Linux网络驱动时发挥着关键作用。开发者需要熟悉C语言的基本语法，以及如何使用内核提供的数据结构和函数。例如，`struct net_device`、`skb_buff`（用于存储网络数据包）和内核的锁机制等。
五、调试与测试
编写完成后，驱动需要经过严格的测试。开发者可以使用`ifconfig`、`ethtool`、`tcpdump`等工具来检查和调试驱动。同时，内核提供了丰富的调试选项，如编译时的调试信息和运行时的`kdebug`功能。
总结，Linux 3.5.0网络设备驱动教程涵盖了从驱动初始化、数据处理到内核新特性的全面内容。学习并理解这些知识点，对于开发者来说，不仅能提升其在Linux系统下编写高效网络驱动的能力，还能为深入理解操作系统内核打下坚实的基础。
