网络驱动移植之例解netdev_priv函数

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开发平台：Ubuntu 11.04

编译器：gcc version 4.5.2 (Ubuntu/Linaro 4.5.2-8ubuntu4)

内核源码：Linux-2.6.38.8.tar.bz2

1、如何分配struct net_device结构体以及私有数据

下面将通过实例来讲解Linux内核是如何通过alloc_netdev_mqs函数分配struct net_device结构体以及私有数据的（因为理解了这一点，就能完全理解netdev_priv函数的实现）。

首先，编写一个模块，代码如下：

1. /* tanglinux.c */
2. #include <linux/module.h>
3. #include <linux/types.h>
4. #include <linux/miscdevice.h>
5. #include <linux/fs.h>
6. #include <linux/netdevice.h>
7. #include <linux/etherdevice.h>
8. #include <linux/kernel.h>
9. #include <linux/ioctl.h>
10. #define TANGLINUX _IO('T', 1)
11. struct net_local {
12. int count;
13. char ch;
14. };
15. static int tanglinux_open(struct inode *inode, struct file *file)
16. {
17. return nonseekable_open(inode, file);
18. }
19. static long tanglinux_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
20. {
21. struct net_device *dev;
22. size_t alloc_size;
23. size_t sizeof_priv = sizeof(struct net_local);
24. struct net_device *p;
25. switch (cmd) {
26. case TANGLINUX:
27. alloc_size = sizeof(struct net_device);
28. printk("first: alloc_size = %d\n", alloc_size);
29. alloc_size += 1; //为验证ALIGN的作用，人为制造net_device结构体的大小不是32位对齐
30. if (sizeof_priv) {
31. /* ensure 32-byte alignment of private area */
32. alloc_size = ALIGN(alloc_size, NETDEV_ALIGN); //#define NETDEV_ALIGN    32
33. printk("second: alloc_size = %d\n", alloc_size);
34. alloc_size += sizeof_priv;
35. printk("third: alloc_size = %d\n", alloc_size);
36. }
37. /* ensure 32-byte alignment of whole construct */
38. alloc_size += NETDEV_ALIGN - 1;
39. printk("fourth: alloc_size = %d\n", alloc_size);
40. p = kzalloc(alloc_size, GFP_KERNEL);
41. if (!p) {
42. printk(KERN_ERR "alloc_netdev: Unable to allocate device.\n");
43. return -ENOMEM;
44. }
45. printk("p = %p\n", p);
46. dev = PTR_ALIGN(p, NETDEV_ALIGN);
47. printk("dev = %p\n", dev);
48. dev->padded = (char *)dev - (char *)p;
49. printk("dev->padded = %d\n", dev->padded);
50. kfree(p);
51. return 0;
52. default:
53. return -ENOTTY;
54. }
55. }
56. static int tanglinux_release(struct inode *inode, struct file *file)
57. {
58. return 0;
59. }
60. static const struct file_operations tanglinux_fops = {
61. .owner      = THIS_MODULE,
62. .unlocked_ioctl = tanglinux_ioctl,
63. .open       = tanglinux_open,
64. .release        = tanglinux_release,
65. };
66. static struct miscdevice tanglinux_miscdev = {
67. .minor  = WATCHDOG_MINOR,
68. .name   = "tanglinux",
69. .fops   = &tanglinux_fops,
70. };
71. static int __init tanglinux_init(void)
72. {
73. printk("tanglinux driver\n");
74. return misc_register(&tanglinux_miscdev);
75. }
76. static void __exit tanglinux_exit(void)
77. {
78. misc_deregister(&tanglinux_miscdev);
79. }
80. module_init(tanglinux_init);
81. module_exit(tanglinux_exit);
82. MODULE_LICENSE("GPL");

然后，编译并加载此模块：

1. //获得Ubuntu 11.04正在运行的内核版本
2. $ cat /proc/version
3. Linux version 2.6.38-13-generic (buildd@roseapple) (gcc version 4.5.2 (Ubuntu/Linaro 4.5.2-8ubuntu4) ) #53-Ubuntu SMP Mon Nov 28 19:23:39 UTC 2011
4. //根据上面获得的信息，在Makefile中指定Ubuntu 11.04的内核源码目录为/usr/src/linux-headers-2.6.38-13-generic/
5. # Makefile
6. KERN_DIR = /usr/src/linux-headers-2.6.38-13-generic/
7. all:
8. make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
9. clean:
10. make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
11. obj-m += tanglinux.o
12. //编译，并把编译好的模块tanglinux.ko加载到内核中
13. $ make
14. $ sudo insmod tanglinux.ko

最后，通过测试程序获得相关信息：

1. /* test.c */
2. #include <sys/types.h>
3. #include <sys/stat.h>
4. #include <stdio.h>
5. #include <fcntl.h>
6. #include <unistd.h>
7. #include <sys/ioctl.h>
8. #define TANGLINUX _IO('T', 1)
9. int main(void)
10. {
11. int fd;
12. fd = open("/dev/tanglinux", O_RDWR);
13. if (fd < 0)
14. {
15. printf("can't open /dev/tanglinux\n");
16. return -1;
17. }
18. ioctl(fd, TANGLINUX);
19. return 0;
20. }

1. //编译、执行测试程序，然后通过dmesg命令获得模块输出的信息
2. $ make test
3. $ sudo ./test
4. $ dmesg | tail -7
5. [19853.353282] first: alloc_size = 1088
6. [19853.353296] second: alloc_size = 1120
7. [19853.353306] third: alloc_size = 1128
8. [19853.353316] fourth: alloc_size = 1159
9. [19853.353348] p = cddf6000
10. [19853.353358] dev = cddf6000
11. [19853.353369] dev->padded = 0

根据Ubuntu 11.04（基于X86硬件平台）中的配置，struct net_device结构体的大小为1088字节，刚好32位对齐，为了验证对齐函数ALIGN的作用，在例子中故意把struct net_device结构体的大小增加了1，所以第二次输出的alloc_size大小为1120个字节，也就是在1089个字节的基础上为了对齐增加了31个字节。

PTR_ALIGN函数的作用是为了使struct net_device *dev最终得到的内存地址也是32位对齐的。

上面所讨论的问题都可以通过下面的图示体现出来：

2、如何通过netdev_priv访问到其私有数据

netdev_priv函数的源代码如下：

1. static inline void *netdev_priv(const struct net_device *dev)
2. {
3. return (char *)dev + ALIGN(sizeof(struct net_device), NETDEV_ALIGN);
4. }

 

即通过struct net_device *dev首地址加对齐后的偏移量就得到了私有数据的首地址，如上图。