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網絡子係統31_網絡設備的注冊與注銷
// 網絡設備注冊
// 內核中，使用兩個全局的hash表，索引net_device，分別為name hash表，index hash表，使用一個鏈表dev_base，鏈接所有net_device
// 包裹函數，獲取rtnl鎖，注冊任務由register_netdev完成
1.1 int register_netdev(struct net_device *dev)
{
int err;
//獲取rtnl鎖
rtnl_lock();
//執行注冊
err = register_netdevice(dev);
//開鎖，並繼續完成net_todo_list上掛載的dev的注冊/注銷
rtnl_unlock();
return err;
}
// 網絡設備注冊
// 調用路徑：register_netdev->register_netdevice
// 函數主要任務：
// 1.初始化隊列鎖，傳輸鎖
// 2.分配接口索引
// 3.檢查設備名是否唯一
// 4.更新設備SG,TSO特性
// 5.初始化設備的隊列規則
// 6.將設備添加到name，index的兩個hash表中
// 7.通知netdev_chain
// 8.啟動下半部
// 注：net_device->queue_lock用於保護設備的規則隊列，net_device->xmit_lock用於保護驅動程序的hard_start_xmit
// xmit_lock_owner=獲取xmit_lock的cpu號
1.2 int register_netdevice(struct net_device *dev)
{
struct hlist_head *head;
struct hlist_node *p;
int ret;
//初始化設備隊列鎖，在net_tx_action中會被獲取
spin_lock_init(&dev->queue_lock);
//初始化hard_xmit保護鎖，在qdisc_restart中會被獲取
spin_lock_init(&dev->xmit_lock);
//鎖木有沒有擁有者
dev->xmit_lock_owner = -1;
//表示設備目前沒有分配接口索引 ifindex字段
dev->iflink = -1;
//如果驅動程序提供了init例程，則調用
if (dev->init) {
ret = dev->init(dev);
if (ret) {
if (ret > 0)
ret = -EIO;
goto out_err;
}
}
//設備名非法
if (!dev_valid_name(dev->name)) {
ret = -EINVAL;
goto out_err;
}
//分配唯一的接口索引
dev->ifindex = dev_new_index();
if (dev->iflink == -1)
//iflink等於接口索引
dev->iflink = dev->ifindex;
//檢查設備名是否唯一
head = dev_name_hash(dev->name);
hlist_for_each(p, head) {
struct net_device *d
= hlist_entry(p, struct net_device, name_hlist);
//檢查設備名是否已經被注冊
if (!strncmp(d->name, dev->name, IFNAMSIZ)) {
ret = -EEXIST;
goto out_err;
}
}
//設備支持分散聚集DMA，不支持校驗和功能，則取消掉SG
if ((dev->features & NETIF_F_SG) &&
!(dev->features & (NETIF_F_IP_CSUM |
NETIF_F_NO_CSUM |
NETIF_F_HW_CSUM))) {
printk("%s: Dropping NETIF_F_SG since no checksum feature.\n",
dev->name);
dev->features &= ~NETIF_F_SG;
}
//TCP 的TSO功能
if ((dev->features & NETIF_F_TSO) &&
!(dev->features & NETIF_F_SG)) {
printk("%s: Dropping NETIF_F_TSO since no SG feature.\n",
dev->name);
dev->features &= ~NETIF_F_TSO;
}
//以太網默認提供rebuild_header函數，在ether_setup中設置
if (!dev->rebuild_header)
dev->rebuild_header = default_rebuild_header;
//設備存在標誌，多用於熱插拔設備
set_bit(__LINK_STATE_PRESENT, &dev->state);
dev->next = NULL;
//初始化設備的隊列規則
dev_init_scheduler(dev);
//獲取保護dev_tail,dev_name_head,dev_index_head鎖
write_lock_bh(&dev_base_lock);
*dev_tail = dev;
dev_tail = &dev->next;
//將dev添加到hash表中
hlist_add_head(&dev->name_hlist, head);
hlist_add_head(&dev->index_hlist, dev_index_hash(dev->ifindex));
//增加dev的引用計數
dev_hold(dev);
//將dev標記為NETREG_REGISTERING狀態，表示正在注冊中
dev->reg_state = NETREG_REGISTERING;
write_unlock_bh(&dev_base_lock);
//通知netdev_chain中的監聽者，有設備注冊
notifier_call_chain(&netdev_chain, NETDEV_REGISTER, dev);
//由net_set_todo完成後半部的注冊，主要是在sysfs中注冊設備
net_set_todo(dev);
ret = 0;
out:
return ret;
out_err:
free_divert_blk(dev);
goto out;
}
// 分配接口索引
// 確保唯一性的辦法，檢查新索引是否已經被使用
// 調用路徑：register_netdev->register_netdevice->dev_new_index
1.3 static int dev_new_index(void)
{
static int ifindex;
for (;;) {
if (++ifindex <= 0)
ifindex = 1;
//獲取第一個沒有被設備使用的索引
if (!__dev_get_by_index(ifindex))
return ifindex;
}
}
// 掛載設備到後半部操作鏈表
// 將設備注冊，注銷操作，分成兩部分，後一部分在釋放rtnl鎖的情況下進行
2.1 static inline void net_set_todo(struct net_device *dev)
{
//後半部鏈表由net_todo_list_lock保護
spin_lock(&net_todo_list_lock);
//將設備掛在到net_todo_list上，接收之後的注冊
list_add_tail(&dev->todo_list, &net_todo_list);
spin_unlock(&net_todo_list_lock);
}
// 注冊、注銷後半部入口點：
// 在釋放rtnl之後，完成剩餘操作
// 注：netlink為核心通知用戶事件的標準內核接口
2.2 void rtnl_unlock(void)
{
//釋放rtnl_sem信號量
rtnl_shunlock();
//操作net_todo_list
netdev_run_todo();
}
// 注冊與注銷的切割操作
// 函數主要內容：
// 1.遍曆net_todo_list上的設備
// 2.注冊操作的後半部：
// 2.1 在sysfs中更新相應項
// 3.注銷操作後半部：
// 3.1 刪除sysfs中的相應項
// 3.2 等待net_device的引用計數變為1,
// 3.3 向netdev_chain發送注銷信息，通知持有該設備的模塊釋放對其的引用。
// 3.4 調用驅動提供的destructor
// 注：netdev_run_todo由net_todo_run_mutex信號量保護，全局同時隻有一個實例在運行。
2.3 void netdev_run_todo(void)
{
struct list_head list = LIST_HEAD_INIT(list);
int err;
//保證全局隻有一個netdev_run_todo在執行
down(&net_todo_run_mutex);
//檢查net_todo_list上是否有需要執行切割操作的dev
if (list_empty(&net_todo_list))
goto out;
//獲取保護net_todo_list的鎖
spin_lock(&net_todo_list_lock);
//將net_todo_list合並到本地list上，然後重新初始化net_todo_list
list_splice_init(&net_todo_list, &list);
spin_unlock(&net_todo_list_lock);
while (!list_empty(&list)) {
struct net_device *dev
= list_entry(list.next, struct net_device, todo_list);
//從list上刪除dev
list_del(&dev->todo_list);
//判斷dev當前的注冊狀態
switch(dev->reg_state) {
//在register_netdevice中被設置
case NETREG_REGISTERING:
//在sysfs中注冊設備
err = netdev_register_sysfs(dev);
if (err)
printk(KERN_ERR "%s: failed sysfs registration (%d)\n",
dev->name, err);
dev->reg_state = NETREG_REGISTERED;
break;
//在unregister_netdevice中被設置
case NETREG_UNREGISTERING:
//刪除sysfs中設備對應的節點
netdev_unregister_sysfs(dev);
dev->reg_state = NETREG_UNREGISTERED;
//等待dev的引用計數為零，周期性打印unregister消息，並向netdev_chain通知此dev的NETDEV_UNREGISTER消息
netdev_wait_allrefs(dev);
//如果設備驅動提供了銷毀操作，則調用
if (dev->destructor)
dev->destructor(dev);
break;
default:
printk(KERN_ERR "network todo '%s' but state %d\n",
dev->name, dev->reg_state);
break;
}
}
out:
up(&net_todo_run_mutex);
}
// 使用切割操作的優勢主要體現在注銷設備時：
// 當驅動需要同時注銷多個設備時，unregister_netdev會造成嚴重的鎖開銷，因為一次上鎖解鎖隻能注銷一個設備
// 通過使用unregister_netdevice，手工對rtnl加鎖，可以通過一次加鎖注銷多個net_device，從而降低鎖開銷。
//
// 參考 深入理解linux網絡技術內幕 提供的一個例子
//1.rtnl_lock( );
// loop for each device driven by this driver {
// ... ... ...
// unregister_netdevice(dev);
// ... ... ...
// }
// rtnl_unlock( );
//
//2.loop for each device driven by this driver {
// ... ... ...
// unregister_netdev(dev);
// ... ... ...
// }
//unregister_netdev()
//{
// rtnl_lock();
// unregister_netdevice();
// rtnl_unlock();
//}
// 注銷網絡設備
// 函數主要任務：
// 1.確保設備已經被關閉
// 2.從name 哈希表，index哈希表刪除
// 3.通知netdev_chain設備正在注銷
// 4.釋放多播列表
// 5.啟動後半部操作
3.2 int unregister_netdevice(struct net_device *dev)
{
struct net_device *d, **dp;
if (dev->reg_state == NETREG_UNINITIALIZED) {//注銷的設備必須是已經注冊過的設備
printk(KERN_DEBUG "unregister_netdevice: device %s/%p never "
"was registered\n", dev->name, dev);
return -ENODEV;
}
if (dev->flags & IFF_UP)//設備處於開啟狀態，需要先關閉設備
dev_close(dev);//修改設備狀態，以及修改設備隊列規則
for (dp = &dev_base; (d = *dp) != NULL; dp = &d->next) {//遍曆網卡設備列表
if (d == dev) {
write_lock_bh(&dev_base_lock);//操作dev_base需要獲取dev_base_lock鎖
hlist_del(&dev->name_hlist);//從index，name鏈表刪除設備
hlist_del(&dev->index_hlist);
if (dev_tail == &dev->next)
dev_tail = dp;
*dp = d->next;
write_unlock_bh(&dev_base_lock);
break;
}
}
if (!d) {
printk(KERN_ERR "unregister net_device: '%s' not found\n",
dev->name);
return -ENODEV;
}
dev->reg_state = NETREG_UNREGISTERING;//設置設備為正在注銷狀態，稍有由後半部完成剩餘的注銷操作
dev_shutdown(dev);//刪除設備隊列規則
notifier_call_chain(&netdev_chain, NETDEV_UNREGISTER, dev);//通知netdev_chain，設備要注銷
dev_mc_discard(dev);//刪除多播列表
if (dev->uninit)
dev->uninit(dev);//如果設備提供了注銷操作，則調用
free_divert_blk(dev);//釋放分流器
net_set_todo(dev);//將設備鏈接到todo鏈表上
dev_put(dev);//遞減引用計數
return 0;
}
// 刪除設備多播列表
void dev_mc_discard(struct net_device *dev)
{
spin_lock_bh(&dev->xmit_lock);
while (dev->mc_list != NULL) {//鏈表非空
struct dev_mc_list *tmp = dev->mc_list;
dev->mc_list = tmp->next;//從鏈表取下多播控製項
if (tmp->dmi_users > tmp->dmi_gusers)//dmi_users = number of users；dmi_guesers = number of groups
printk("dev_mc_discard: multicast leakage! dmi_users=%d\n", tmp->dmi_users);
kfree(tmp);//直接kfree
}
dev->mc_count = 0;
spin_unlock_bh(&dev->xmit_lock);
}
最後更新：2017-04-03 15:22:11