關於Linux下網卡的一些技術信息

class="22301"> 對於那些想了解更多有關網卡如何工作、或如何使用現有驅動程序，以及試圖為目前不支持的網卡編寫自己的驅動程序的人來說，這些信息應該會有用。如果你沒有這種想法，那麼最好跳過這一節。;

1;可編程I/O、共享內存與DMA;

如果已經可以發送接收背靠背數據包，就無法把更多的數據放到網絡上。每一個現代的以太網卡都可以接收背靠背數據包。Linux的DP8390驅動程序（wd80x3、SMC-Ultra、3c503、ne2000，等等）基本上都可以發送背靠背數據包（依賴於當前的中斷延遲），3c509和AT1500的硬件在自動發送背靠背數據包上沒有一點問題。;

ISA總線可以達到5.3MB/sec;(42Mb/sec)，對10Mbps以太網而言已經足夠了。對於100Mbps網卡，顯然需要更快的總線來充分利用網絡帶寬。;

可編程I/O（如NE2000、3c509）;

優點：沒有使用任何受限制的系統資源，只用了若干I/O寄存器，而且沒有16M的限制。;

缺點：一般傳輸速率較慢，CPU需要等待，幾乎不可能訪問交叉的數據包。;

共享內存（如WD80x3、SMC-Ultra、3c503）;

優點：簡單，比可編程I/O速度快，允許隨機訪問數據包。在可能的情況下，Linux驅動程序在從網卡復制出接收的IP數據包時計算其校驗和，從而比相應的PIO網卡進一步減少了對CPU的占用。;

缺點：使用高端內存空間（對DOS用戶來說是個大問題，在Linux下沒有問題），依然要占用CPU。;

從屬（普通）的直接內存存取（Linux下沒有這種情況！）;

優點：在實際數據傳遞過程中不占用CPU。;

缺點：檢查邊界條件、分配相鄰的緩存和DMA寄存器編程使該方法成為最慢的技術。它還占用了一個珍貴的DMA通道，並要求對齊的低端內存緩存。;

總線控制的直接內存存取（如LANCE、DEC;21040）;

優點：在數據傳輸過程中不占用CPU，可以把緩存串起來，CPU時間很少或不花費在ISA總線上。大多數總線控制的Linux驅動程序現在使用一種“copybreak”方案，較大的數據包直接從網卡放進內核的網絡緩存，小的數據包被CPU復制到cache裡進行下一步的處理。;

缺點：（只適用於ISA總線的網卡）網卡要求低端內存緩存和一個DMA通道。任何總線控制器在與其它強占總線的總線控制器，如某些古老的SCSI適配器，一起工作時都會出問題。有幾個設計低劣的主板芯片組在與總線控制器一起使用時也有麻煩。不使用任何類型的DMA設備的一個原因是使用了設計為代替386的486處理器插件：這些處理器在每個DMA周期都必須刷新cache。（這其中包括Cx486DLC、Ti486DLC、Cx486SLC、Ti486SLC，等等。）;


2;編寫驅動程序;

在Linux下使用以太網卡所必需的只不過是相應的驅動程序。因此，關鍵是制造商要向公眾公開編程的技術資料，而無需你（或其他什麼人）簽署什麼協議。關於獲取資料的可能性（也許你不編寫代碼，那麼就是其他人編寫你確實需要的驅動程序的可能性），一個較好的指南是Crynwr;(nee;Clarkson)的包驅動程序的可用性。Russ;Nelson在干這些事，對開發Linux驅動程序很有幫助。網上沖浪者可以試著看一下Russ的軟件。;

Russ;Nelson's;Packet;Drivers;

有了資料，就可以為網卡編寫驅動程序並在Linux下使用（至少從理論上來說是這樣）。記住，有些為XT一類機器設計的老式硬件在Linux這樣的多任務環境下工作得不是很好。如果網絡流量較大，使用這些網卡會帶來大麻煩。;

大多數網卡都帶有如NDIS和ODI一類的MS-DOS接口的驅動程序，但對Linux沒有用。許多人建議直接鏈接它們或自動翻譯一下，但這幾乎是不可能的。MS-DOS驅動程序需要在16比特模式，並依賴於“軟件中斷”，這二者與Linux內核不兼容。這種不兼容實際上是Linux的一個特性，有些Linux驅動程序比其相應的MS-DOS驅動程序要好得多。比如“8390”系列驅動程序使用乒乓傳送緩存，該方法剛剛被引進MS-DOS。;

（乒乓傳送緩存意味著為傳送數據包使用至少兩個最大大小的包緩存。在網卡發送其中的一個時，載入另一個。在第一個包被發出去後，立刻發送第二個包，依次類推。這樣，大多數網卡就可以連續向線路上發送背靠背數據包。）;

好啦。你可以決定為Foobar;Ethernet網卡編寫驅動程序了，因為你有編程資料，而且還沒人寫這個驅動程序。（......這是兩個主要的需求）你可以從Linux內核源碼樹中提供的網絡驅動程序框架開始。在所有近期的內核裡都能找到這個文件/usr/src/linux/drivers/net/skeleton.c。也可以看看如下URL的Kernel;Hackers;Guide：KHG;


3;內核的驅動程序接口;

下面對編寫一個新驅動程序所必需的函數進行了若干說明。和上面提到的驅動程序框架一起閱讀可以更清楚一些。;


探測;

在啟動時調用以檢查網卡存在與否。如果可以通過讀取內存等非強制手段進行檢查最好。也可以從I/O端口讀取。在探測開始向I/O端口寫不好，因為這樣可能會損害另一個設備。通常在這裡還進行一些設備初始化（分配I/O空間、IRQ、填充dev->???域等等）。必須了解網卡可以配置到哪些I/O端口/內存、如何啟用共享內存（如果用了的話）以及如何選擇/啟用中斷產生，等等。;

中斷處理程序;

在網卡發出一個中斷時內核調用的程序。他需要確定網卡發出中斷的原因並進行相應的操作。一般的中斷條件是接收到數據、發送完成、報告出錯狀況。需要了解相關的中斷狀態位以進行相應的操作。;

傳送函數;

與dev->hard_start_xmit()鏈接，在內核想通過設備傳送數據時調用它。該函數把數據放入網卡並觸發傳送。需要了解如何把數據打包並傳給網卡（共享內存拷貝、PIO傳送、DMA？），以及放入網卡正確的位置。然後需要了解如何通知網卡把數據發送到線路上，（可能）在發送完成後發出一個中斷。在硬件無法接收更多數據包時需要設置dev->tbusy標志。在網卡有空間可用時，一般這發生在傳送完成中斷過程中，清除dev->tbusy標志並用mark_bh(INET_BH)通知上一層。;

接收函數;

在網卡報告有數據時由內核中斷處理程序調用。它把數據從網卡上移出，放入一個sk_buff並通過執行netif_rx(sk_buff)告訴內核數據所在位置。需要了解如何在接收數據時啟用中斷生成，如何檢查相關的接收狀態位，以及如何從網卡獲取數據（通過共享內存拷貝、PIO、DMA，等等）。;

打開函數;

與dev->open鏈接，在有人使用ifconfig;eth0;up時網絡層調用它——;把設備連到線路上並啟用來接收/發送數據。任何在探測過程中（啟用IRQ生成等）沒有完成的特別的初始化操作都在這裡進行。;

關閉函數（可選）;

在有人使用ifconfig;eth0;down時使網卡進入一個清醒的狀態。如果硬件許可的話它會釋放中斷和DMA通道，並完全關閉以節約能源（象收發器一樣）。;

其它函數;

象一個重新設置函數，如果事情變得很糟，驅動程序可以試圖重新設置網卡作為最後防線。一般在發送超時或類似情況下如此進行。也是一個讀取網卡統計寄存器的函數，如果是這樣配備的話。;


4;3Com的技術信息;

如果對3Com網卡驅動程序的工作感興趣，可以從3Com公司獲取技術資料。Cameron友好地告訴了我們該如何做：;

在我們的“技術參考文獻”裡給出了3Com的以太網適配器驅動程序程序員需要了解的資料。這些手冊描述了板上的程序員接口，但沒有提及診斷、安裝程序等終端用戶所看到的東西。;

網絡適配器分部的市場部有技術參考資料分發。為了使這個計劃更有效，我們把它集中到一個稱作“CardFacts”的自動電話系統裡。你可以打電話來，然後它把資料傳真給你。要索取技術參考資料，打電話到408-727-7021。索取開發人員的訂單，資料號是9070。在打電話前准備好你的傳真號碼。填完訂單後把它傳真到408-764-5004。手冊會由聯邦速遞的次日服務送到。;

有人認為我們的手冊不該免費，他們也在尋找此系統過於昂貴或占用的時間和努力太多的證據。到目前為止，3Com的顧客確實很好，向我們提出的要求也很合理。我們需要你們的繼續合作並把這樣的服務維持下去。;


5;基於AMD;PCnet/LANCE的網卡的注意事項;

AMD的LANCE（以太網的局域網控制器）是最早提供的，已經被“PCnet-ISA”芯片所取代，否則又名為79C960。注意，名稱“LANCE”有毛病，有些人會用老名稱稱呼新芯片。AMD的網絡產品分部的Dave;Roberts友好地提供了下面有關該芯片的信息：;

“從功能上來看，它等同與NE1500。它的寄存器組與使用附加1500/2100結構的老式LANCE一樣。PCnet-ISA可以使用較早的1500/2100驅動程序。NE1500和NE2100的結構基本上是相同的。開始Novell把它稱為2100，但後來想區分同軸電纜與10BASE-T網卡。屬於10BASE-T的就只采用1500范圍的編號。這是僅有的區別。;

許多公司提供基於PCnet-ISA的產品，包括HP、Racal-Datacom、Allied;Telesis、Boca;Research、Kingston;Technology等等。除了有些制造商增加了“無跳線”特性允許軟件配置網卡外，這些網卡基本上都是一樣的。大多數制造商沒有增加這一特性。AMD提供了一個使用PCnet-ISA的網卡的標准設計軟件包，許多制造商不加改變地直接使用我們的設計。這也就是說，如果想編寫大多數基於PCnet-ISA的網卡的驅動程序，只需要從AMD獲取數據資料。打電話給我們的資料分發中心(800)222-9323，索取PCnet-ISA的數據資料Am79C960。這是免費的。;

要迅速了解一塊網卡是否“標准”網卡只需要看一下它。如果是標准的，網卡上只有一塊大的芯片、一塊晶振、一塊小的IEEE地址PROM、可能還有一個啟動ROM的插座和一個連接器（依照提供的媒介選項可能是1、2或3）。注意，如果是同軸電纜網卡，卡上就應該有一些收發器緩存，它們靠近連接器，遠離PCnet-ISA。”;

一個可能的網卡黑客需要注意，不同的LANCE產品采用不同的