网络设备之分配net_device结构

在注册网络设备时，会调用pci_driver->probe函数，以e100网卡驱动为例，其最终会调用alloc_netdev_mqs来分配内存，并且在分配内存后调用setup函数(以太网为ether_setup)初始化二层地址等信息。下面以e100为例，分析alloc_netdev_mqs函数和ether_setup函数的执行流程；

相关函数的调用关系，如下；

 /**
  * e100分配net_device，并对以太网信息进行初始化的函数调用关系
  *
  * e100_probe-->alloc_etherdev-->alloc_netdev_mqs
  *                                     |-->ether_setup                                                                                             
  */

分配函数最终会调用alloc_netdev_mqs来对net_device进行分配，并做相关成员的初始化；

 /**
  * alloc_netdev_mqs - allocate network device
  * @sizeof_priv: size of private data to allocate space for
  * @name: device name format string
  * @name_assign_type: origin of device name
  * @setup: callback to initialize device
  * @txqs: the number of TX subqueues to allocate
  * @rxqs: the number of RX subqueues to allocate
  *
  * Allocates a struct net_device with private data area for driver use
  * and performs basic initialization.  Also allocates subqueue structs
  * for each queue on the device.
  */
 struct net_device *alloc_netdev_mqs(int sizeof_priv, const char *name,
         unsigned char name_assign_type,
         void (*setup)(struct net_device *),
         unsigned int txqs, unsigned int rxqs)
 {
     struct net_device *dev;
     size_t alloc_size;
     struct net_device *p;

     BUG_ON(strlen(name) >= sizeof(dev->name));

     /* 检查发送队列数 */
     if (txqs < ) {
         pr_err("alloc_netdev: Unable to allocate device with zero queues\n");
         return NULL;
     }

     /* 检查接收队列数 */
 #ifdef CONFIG_SYSFS
     if (rxqs < ) {
         pr_err("alloc_netdev: Unable to allocate device with zero RX queues\n");
         return NULL;
     }
 #endif

     /* 计算net_device结构大小 */
     alloc_size = sizeof(struct net_device);
     /* 加上私有数据大小 */
     if (sizeof_priv) {
         /* ensure 32-byte alignment of private area */
         alloc_size = ALIGN(alloc_size, NETDEV_ALIGN);
         alloc_size += sizeof_priv;
     }
     /* ensure 32-byte alignment of whole construct */
     /* 整个空间做对齐后的大小 */
     alloc_size += NETDEV_ALIGN - ;

     /* 分配内存 */
     p = kvzalloc(alloc_size, GFP_KERNEL | __GFP_REPEAT);
     if (!p)
         return NULL;

     /* 内存对齐 */
     dev = PTR_ALIGN(p, NETDEV_ALIGN);

     /* 计算对齐的填充 */
     dev->padded = (char *)dev - (char *)p;

     /* 分配设备引用 */
     dev->pcpu_refcnt = alloc_percpu(int);
     if (!dev->pcpu_refcnt)
         goto free_dev;

     /* 地址列表初始化 */
     if (dev_addr_init(dev))
         goto free_pcpu;

     /* 组播列表初始化 */
     dev_mc_init(dev);

     /* 单播列表初始化 */
     dev_uc_init(dev);

     /* 设置net */
     dev_net_set(dev, &init_net);

     /* GSO设置 */
     dev->gso_max_size = GSO_MAX_SIZE;
     dev->gso_max_segs = GSO_MAX_SEGS;

     /* 初始化各种链表 */
     INIT_LIST_HEAD(&dev->napi_list);
     INIT_LIST_HEAD(&dev->unreg_list);
     INIT_LIST_HEAD(&dev->close_list);
     INIT_LIST_HEAD(&dev->link_watch_list);
     INIT_LIST_HEAD(&dev->adj_list.upper);
     INIT_LIST_HEAD(&dev->adj_list.lower);
     INIT_LIST_HEAD(&dev->ptype_all);
     INIT_LIST_HEAD(&dev->ptype_specific);
 #ifdef CONFIG_NET_SCHED
     hash_init(dev->qdisc_hash);
 #endif
     dev->priv_flags = IFF_XMIT_DST_RELEASE | IFF_XMIT_DST_RELEASE_PERM;

     /* 初始化设备硬件地址，mtu等参数 */
     <span style="color: #ff0000;">setup(dev);</span>

     /* 队列长度为0，则采用默认值 */
     if (!dev->tx_queue_len) {
         dev->priv_flags |= IFF_NO_QUEUE;
         dev->tx_queue_len = DEFAULT_TX_QUEUE_LEN;
     }

     /* 设置发送队列数 */
     dev->num_tx_queues = txqs;
     dev->real_num_tx_queues = txqs;

     /* 分配初始化发送队列 */
     if (netif_alloc_netdev_queues(dev))
         goto free_all;

 #ifdef CONFIG_SYSFS
     /* 设置接收队列数 */
     dev->num_rx_queues = rxqs;
     dev->real_num_rx_queues = rxqs;

     /* 分配初始化接收队列 */
     if (netif_alloc_rx_queues(dev))
         goto free_all;
 #endif

     /* 拷贝名字 */
     strcpy(dev->name, name);

     /* 赋值名字赋值类型 */
     dev->name_assign_type = name_assign_type;

     /* 设置设备组 */
     dev->group = INIT_NETDEV_GROUP;

     /* 设置默认ethtool操作 */
     if (!dev->ethtool_ops)
         dev->ethtool_ops = &default_ethtool_ops;

     /* 初始化netfilter入口 */
     nf_hook_ingress_init(dev);

     return dev;

 free_all:
     free_netdev(dev);
     return NULL;

 free_pcpu:
     free_percpu(dev->pcpu_refcnt);
 free_dev:
     netdev_freemem(dev);
     return NULL;
 }

如果二层设备遵循以太网规范，则上面setup函数实际会调用ether_setup，函数中对相关字段以太网标准进行了初始化，比类型，头部长度和操作，MTU，队列长度，标记等；前面文章中分析net_device结构时，其中的头部操作header_ops就是在这里进行赋值的，以太网对应的就是的eth_header_ops操作了；

 /**
  * ether_setup - setup Ethernet network device
  * @dev: network device
  *
  * Fill in the fields of the device structure with Ethernet-generic values.
  */
 void ether_setup(struct net_device *dev)
 {
     dev->header_ops        = &eth_header_ops;
     dev->type        = ARPHRD_ETHER;
     dev->hard_header_len     = ETH_HLEN;
     dev->min_header_len    = ETH_HLEN;
     dev->mtu        = ETH_DATA_LEN;
     dev->min_mtu        = ETH_MIN_MTU;
     dev->max_mtu        = ETH_DATA_LEN;
     dev->addr_len        = ETH_ALEN;
     dev->tx_queue_len    = DEFAULT_TX_QUEUE_LEN;
     dev->flags        = IFF_BROADCAST|IFF_MULTICAST;
     dev->priv_flags        |= IFF_TX_SKB_SHARING;

     eth_broadcast_addr(dev->broadcast);

 }