IMX257虚拟网卡vnet驱动程序

2024-08-13 来源：cnblogs

一、一个简单的虚拟网卡驱动

1 static struct net_device *vnet_dev; //定义一个网络设备结构体

4 static const struct net_device_ops virt_netdev_ops = {

5 .ndo_start_xmit = NULL,

6 };

9 static int virt_net_init(void){

11 /* 1.分配一个net_device结构体 */

12 vnet_dev = alloc_netdev(0,'vnet%d',ether_setup); //私有数据为0,

13 /* 2.设置 */

14 vnet_dev->netdev_ops = &virt_netdev_ops;

15 /* 3.注册 */

16 //register_netdevice(vnet_dev); //会报锁的错误

17 register_netdev(vnet_dev); //rtnl_lock();

18 return 0;

19 }

21 static void virt_net_exit(void){

22 if(vnet_dev){

23 unregister_netdev(vnet_dev);

24 free_netdev(vnet_dev);

25 }

26 }

28 module_init(virt_net_init);

29 module_exit(virt_net_exit);

30 MODULE_AUTHOR('Lover雪儿');

31 MODULE_LICENSE('GPL');

如上面程序所示，定义分配一个net_device结构体，注册结构体，这样就实现了一个简单的虚拟网卡驱动。

实现效果：

如图所示，在/sys/class/net/目录下多生成了一个vnet0的文件夹

附驱动程序virt_net1.c

1 #include

2 #include

3 #include

4 #include

5 #include

6 #include

7 #include

8 #include

9 #include

10 #include

11 #include

12 #include

13 #include

14 #include

15 #include

16 #include

18 #include

19 #include

20 #include

22 static struct net_device *vnet_dev; //定义一个网络设备结构体

25 static const struct net_device_ops virt_netdev_ops = {

26 .ndo_start_xmit = NULL,

27 };

30 static int virt_net_init(void){

32 /* 1.分配一个net_device结构体 */

33 vnet_dev = alloc_netdev(0,'vnet%d',ether_setup); //私有数据为0,

34 /* 2.设置 */

35 vnet_dev->netdev_ops = &virt_netdev_ops;

36 /* 3.注册 */

37 //register_netdevice(vnet_dev); //会报锁的错误

38 register_netdev(vnet_dev); //rtnl_lock();

39 return 0;

40 }

42 static void virt_net_exit(void){

43 if(vnet_dev){

44 unregister_netdev(vnet_dev);

45 free_netdev(vnet_dev);

46 }

47 }

49 module_init(virt_net_init);

50 module_exit(virt_net_exit);

51 MODULE_AUTHOR('Lover雪儿');

52 MODULE_LICENSE('GPL');

55 /*

57 /////////////////////////////////////////////////////////////////////

58 网卡驱动程序框架：

59 app： socket

60 --------------------------------------------------------------------

61 -----------------

62 ----------------- 若干层网络协议--纯软件

63 -----------------

64 hard_start_xmit() 用于发送数据包 ↑↑↑

65 ↓↓↓ sk_buff netif_rx()用于上报数据包

66 调用硬件相关的驱动程序(要提供har_start_xmit，有数据时用netif_rx上报)

67 --------------------------------------------------------------------

68 硬件

69 //////////////////////////////////////////////////////////////////////

71 网卡驱动编写：

72 1.分配一个net_device结构体

73 2.设置

74 2.1 发包函数：hard_start_xmit

75 2.2 收到到数据时，（在中断处理函数中）用netif_rx上报数据

76 2.3 其他设置

77 3.注册 register_netdevice

80 一、测试1th

81 insmod virt_net.ko

82 ifconfig vnet0 3.3.3.3

83 ping 3.3.3.3

84 ping 3.3.3.4 看效果

87 */

二、增加ping功能

下面是我画的一个网卡驱动程序框架。

所以此处我们增加一个发送数据包的函数 hard_start_xmit用于转发数据包。

1.在net_device结构体下定义hard_start_xmit。

vnet_dev->hard_start_xmit = vir_net_send_packet;

2.实现vir_net_send_packet函数

此处我们的代码只是增加一些打印语句，以便确定当我们ping的时候，是否会调用该函数。

1 //转发发送数据包

2 static int virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev){

3 static int cnt = 0;

4 printk('vir_net_send_packet cnt = %dn',++cnt);

5 return 0;

6 }

8 static const struct net_device_ops virt_netdev_ops = {

9 .ndo_start_xmit = virt_net_send_packet,

10 };

11 //接着在入口函数中增加net_device_ops

13 vnet_dev->netdev_ops = &virt_netdev_ops;

实现效果：

ping 测试：

附驱动程序virt_net2.c

1 #include

2 #include

3 #include

4 #include

5 #include

6 #include

7 #include

8 #include

9 #include

10 #include

11 #include

12 #include

13 #include

14 #include

15 #include

16 #include

18 #include

19 #include

20 #include

22 static struct net_device *vnet_dev; //定义一个网络设备结构体

24 //转发发送数据包

25 static int virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev){

26 static int cnt = 0;

27 printk('vir_net_send_packet cnt = %dn',++cnt);

28 return 0;

29 }

31 static const struct net_device_ops virt_netdev_ops = {

32 .ndo_start_xmit = virt_net_send_packet,

33 };

36 static int virt_net_init(void){

38 /* 1.分配一个net_device结构体 */

39 vnet_dev = alloc_netdev(0,'vnet%d',ether_setup); //私有数据为0,

40 /* 2.设置 */

41 vnet_dev->netdev_ops = &virt_netdev_ops;

42 /* 3.注册 */

43 //register_netdevice(vnet_dev); //会报锁的错误

44 register_netdev(vnet_dev); //rtnl_lock();

45 return 0;

46 }

48 static void virt_net_exit(void){

49 if(vnet_dev){

50 unregister_netdev(vnet_dev);

51 free_netdev(vnet_dev);

52 }

53 }

55 module_init(virt_net_init);

56 module_exit(virt_net_exit);

57 MODULE_AUTHOR('Lover雪儿');

58 MODULE_LICENSE('GPL');

61 /*

63 /////////////////////////////////////////////////////////////////////

64 网卡驱动程序框架：

65 app： socket

66 --------------------------------------------------------------------

67 -----------------

68 ----------------- 若干层网络协议--纯软件

69 -----------------

70 hard_start_xmit() 用于发送数据包 ↑↑↑

71 ↓↓↓ sk_buff netif_rx()用于上报数据包

72 调用硬件相关的驱动程序(要提供har_start_xmit，有数据时用netif_rx上报)

73 --------------------------------------------------------------------

74 硬件

75 //////////////////////////////////////////////////////////////////////

77 网卡驱动编写：

78 1.分配一个net_device结构体

79 2.设置

80 2.1 发包函数：hard_start_xmit

81 2.2 收到到数据时，（在中断处理函数中）用netif_rx上报数据

82 2.3 其他设置

83 3.注册 register_netdevice

86 一、测试1th

87 insmod virt_net.ko

88 ifconfig vnet0 3.3.3.3

89 ping 3.3.3.3

90 ping 3.3.3.4 看效果

92 */

三、增加数据包的统计，设置MAC地址

有关于数据包的统计信息定义在net_device结构体的stats结构体下，主要是定义了收发数据包的个数，字节数，时间等。此处，我们就增加一个统计发送数据包的个数，以及字节数。

stats结构体如下：

发送数据包的统计

struct net_device_stats

{

unsigned long rx_packets; / * total packets received * /

unsigned long tx_packets; / * total packets transmitted * /

unsigned long rx_bytes; / * total bytes received * /

unsigned long tx_bytes; / * total bytes transmitted * /

unsigned long rx_errors; / * bad packets received * /

unsigned long tx_errors; / * packet transmit probls * /

unsigned long rx_dropped; / * no space in linux buffers * /

unsigned long tx_dropped; / * no space available in linux * /

unsigned long multicast; / * multicast packets received * /

unsigned long collisions;

/ * detailed rx_errors: * /

unsigned long rx_length_errors;

unsigned long rx_over_errors; / * receiver ring buff overflow * /

unsigned long rx_crc_errors; / * recved pkt with crc error * /

unsigned long rx_frame_errors; / * recv'd frame alignment error * /

unsigned long rx_fifo_errors; / * recv'r fifo overrun * /

unsigned long rx_missed_errors; / * receiver missed packet * /

/ * detailed tx_errors * /

unsigned long tx_aborted_errors;

unsigned long tx_carrier_errors;

unsigned long tx_fifo_errors;

unsigned long tx_heartbeat_errors;

unsigned long tx_window_errors;

/ * for cslip etc * /

unsigned long rx_compressed;

unsigned long tx_compressed;

};

接下来就是在virt_net_send_packet实现数据包的自加。

1 static int virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)

2 {

3 static int cnt = 0;

4 printk('virt_net_send_packet cnt = %dn', ++cnt);

6 /* 更新统计信息 */

7 dev->stats.tx_packets++;

8 dev->stats.tx_bytes += skb->len;

10 return 0;

11 }

设置mac地址

1 static int virt_net_init(void)

2 {

3 /* 1. 分配一个net_device结构体 */

4 vnet_dev = alloc_netdev(0, 'vnet%d', ether_setup);; /* alloc_etherdev */

6 /* 2. 设置 */

7 vnet_dev->netdev_ops = &virt_netdev_ops;

9 /* 设置MAC地址 */

10 vnet_dev->dev_addr[0] = 0x08;

11 vnet_dev->dev_addr[1] = 0x89;

12 vnet_dev->dev_addr[2] = 0x89;

13 vnet_dev->dev_addr[3] = 0x89;

14 vnet_dev->dev_addr[4] = 0x89;

15 vnet_dev->dev_addr[5] = 0x11;

17 /* 设置下面两项才能ping通 */

18 //vnet_dev->flags |= IFF_NOARP;

19 //vnet_dev->features |= NETIF_F_NO_CSUM;

21 /* 3. 注册 */

22 //register_netdevice(vnet_dev);

23 register_netdev(vnet_dev);

25 return 0;

26 }

实现效果：

附驱动程序virt_net3.c

1 #include

2 #include

3 #include

4 #include

5 #include

6 #include

7 #include

8 #include

9 #include

10 #include

11 #include

12 #include

13 #include

14 #include

15 #include

16 #include

17 #include

18 #include

20 #include

21 #include

22 #include

24 static struct net_device *vnet_dev;

27 static int virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)

28 {

29 static int cnt = 0;

30 printk('virt_net_send_packet cnt = %dn', ++cnt);

32 /* 更新统计信息 */

33 dev->stats.tx_packets++;

34 dev->stats.tx_bytes += skb->len;

36 return 0;

37 }

39 static const struct net_device_ops virt_netdev_ops = {

40 .ndo_start_xmit = virt_net_send_packet,

41 };

43 static int virt_net_init(void)

44 {

45 /* 1. 分配一个net_device结构体 */

46 vnet_dev = alloc_netdev(0, 'vnet%d', ether_setup);; /* alloc_etherdev */

48 /* 2. 设置 */

49 vnet_dev->netdev_ops = &virt_netdev_ops;

51 /* 设置MAC地址 */

52 vnet_dev->dev_addr[0] = 0x08;

53 vnet_dev->dev_addr[1] = 0x89;

54 vnet_dev->dev_addr[2] = 0x89;

55 vnet_dev->dev_addr[3] = 0x89;

56 vnet_dev->dev_addr[4] = 0x89;

57 vnet_dev->dev_addr[5] = 0x11;

59 /* 设置下面两项才能ping通 */

60 //vnet_dev->flags |= IFF_NOARP;

61 //vnet_dev->features |= NETIF_F_NO_CSUM;

63 /* 3. 注册 */

64 //register_netdevice(vnet_dev);

65 register_netdev(vnet_dev);

67 return 0;

68 }

70 static void virt_net_exit(void)

71 {

72 unregister_netdev(vnet_dev);

73 free_netdev(vnet_dev);

74 }

76 module_init(virt_net_init);

77 module_exit(virt_net_exit);

78 MODULE_AUTHOR('Lover雪儿');

79 MODULE_LICENSE('GPL');

82 /*

84 /////////////////////////////////////////////////////////////////////

85 网卡驱动程序框架：

86 app： socket

87 --------------------------------------------------------------------

88 -----------------

89 ----------------- 若干层网络协议--纯软件

90 -----------------

91 hard_start_xmit() 用于发送数据包 ↑↑↑

92 ↓↓↓ sk_buff netif_rx()用于上报数据包

93 调用硬件相关的驱动程序(要提供har_start_xmit，有数据时用netif_rx上报)

94 --------------------------------------------------------------------

95 硬件

96 //////////////////////////////////////////////////////////////////////

98 网卡驱动编写：

99 1.分配一个net_device结构体

100 2.设置

101 2.1 发包函数：hard_start_xmit

102 2.2 收到到数据时，（在中断处理函数中）用netif_rx上报数据

103 2.3 其他设置

104 3.注册 register_netdevice

105

106

107 一、测试1th

108 insmod virt_net.ko

109 ifconfig vnet0 3.3.3.3

110 ping 3.3.3.3

111 ping 3.3.3.4 看效果

112

113 */

四、模拟回环网卡程序，实现数据包的收发过程

前面我们已经实现了转发数据包的功能，此处我们增加一个接受数据包的功能。

如程序中所示，主要就是交换数据包中的源目的MAC头信息，源目的IP信息等功能。

1 static void emulator_rx_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)

2 {

3 /* 参考LDD3 */

4 unsigned char *type;

5 struct iphdr *ih;

6 __be32 *saddr, *daddr, tmp;

7 unsigned char tmp_dev_addr[ETH_ALEN];

8 struct ethhdr *ethhdr;

10 struct sk_buff *rx_skb;

12 // 从硬件读出/保存数据

13 /* 对调'源/目的'的mac地址 */

14 ethhdr = (struct ethhdr *)skb->data;

15 memcpy(tmp_dev_addr, ethhdr->h_dest, ETH_ALEN);

16 memcpy(ethhdr->h_dest, ethhdr->h_source, ETH_ALEN);

17 memcpy(ethhdr->h_source, tmp_dev_addr, ETH_ALEN);

19 /* 对调'源/目的'的ip地址 */

20 ih = (struct iphdr *)(skb->data + sizeof(struct ethhdr));

21 saddr = &ih->saddr;

22 daddr = &ih->daddr;

24 tmp = *saddr;

25 *saddr = *daddr;

26 *daddr = tmp;

28 //((u8 *)saddr)[2] ^= 1; /* change the third octet (class C) */

29 //((u8 *)daddr)[2] ^= 1;

30 type = skb->data + sizeof(struct ethhdr) + sizeof(struct iphdr);

31 //printk('tx package type = %02xn', *type);

32 // 修改类型, 原来0x8表示ping

33 *type = 0; /* 0表示reply */

35 ih->check = 0; /* and rebuild the checksum (ip needs it) */

36 ih->check = ip_fast_csum((unsigned char *)ih,ih->ihl);

38 // 构造一个sk_buff

39 rx_skb = dev_alloc_skb(skb->len + 2);

40 skb_reserve(rx_skb, 2); /* align IP on 16B boundary */

41 memcpy(skb_put(rx_skb, skb->len), skb->data, skb->len);

43 /* Write metadata, and then pass to the receive level */

44 rx_skb->dev = dev;

45 rx_skb->protocol = eth_type_trans(rx_skb, dev);

46 rx_skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY; /* don't check it */

47 dev->stats.rx_packets++;

48 dev->stats.rx_bytes += skb->len;

50 // 提交sk_buff

51 netif_rx(rx_skb);

52 }

接着在发送数据包函数中：

1 static int virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)

2 {

3 static int cnt = 0;

4 //printk('virt_net_send_packet cnt = %dn', ++cnt);

6 /* 对于真实的网卡, 把skb里的数据通过网卡发送出去 */

7 netif_stop_queue(dev); /* 停止该网卡的队列 */

8 /* ...... */ /* 把skb的数据写入网卡 */

10 /* 构造一个假的sk_buff,上报 */

11 emulator_rx_packet(skb, dev);

13 dev_kfree_skb (skb); /* 释放skb */

14 netif_wake_queue(dev); /* 数据全部发送出去后,唤醒网卡的队列 */

16 /* 更新统计信息 */

17 dev->stats.tx_packets++;

18 dev->stats.tx_bytes += skb->len;

20 return 0;

21 }

实现效果：

附驱动程序virt_net4.c

1 #include

2 #include

3 #include

4 #include

5 #include

6 #include

7 #include

8 #include

9 #include

10 #include

11 #include

12 #include

13 #include

14 #include

15 #include

16 #include

17 #include

18 #include

20 #include

21 #include

22 #include

24 static struct net_device *vnet_dev;

26 static void emulator_rx_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)

27 {

28 /* 参考LDD3 */

29 unsigned char *type;

30 struct iphdr *ih;

31 __be32 *saddr, *daddr, tmp;

32 unsigned char tmp_dev_addr[ETH_ALEN];

33 struct ethhdr *ethhdr;

35 struct sk_buff *rx_skb;

37 // 从硬件读出/保存数据

38 /* 对调'源/目的'的mac地址 */

39 ethhdr = (struct ethhdr *)skb->data;

40 memcpy(tmp_dev_addr, ethhdr->h_dest, ETH_ALEN);

41 memcpy(ethhdr->h_dest, ethhdr->h_source, ETH_ALEN);

42 memcpy(ethhdr->h_source, tmp_dev_addr, ETH_ALEN);

44 /* 对调'源/目的'的ip地址 */

45 ih = (struct iphdr *)(skb->data + sizeof(struct ethhdr));

46 saddr = &ih->saddr;

47 daddr = &ih->daddr;

49 tmp = *saddr;

50 *saddr = *daddr;

51 *daddr = tmp;

53 //((u8 *)saddr)[2] ^= 1; /* change the third octet (class C) */

54 //((u8 *)daddr)[2] ^= 1;

55 type = skb->data + sizeof(struct ethhdr) + sizeof(struct iphdr);

56 //printk('tx package type = %02xn', *type);

57 // 修改类型, 原来0x8表示ping

58 *type = 0; /* 0表示reply */

60 ih->check = 0; /* and rebuild the checksum (ip needs it) */

61 ih->check = ip_fast_csum((unsigned char *)ih,ih->ihl);

63 // 构造一个sk_buff

64 rx_skb = dev_alloc_skb(skb->len + 2);

65 skb_reserve(rx_skb, 2); /* align IP on 16B boundary */

66 memcpy(skb_put(rx_skb, skb->len), skb->data, skb->len);

68 /* Write metadata, and then pass to the receive level */

69 rx_skb->dev = dev;

70 rx_skb->protocol = eth_type_trans(rx_skb, dev);

71 rx_skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY; /* don't check it */

72 dev->stats.rx_packets++;

73 dev->stats.rx_bytes += skb->len;

75 // 提交sk_buff

76 netif_rx(rx_skb);

77 }

79 static int virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)

80 {

81 static int cnt = 0;

82 //printk('virt_net_send_packet cnt = %dn', ++cnt);

84 /* 对于真实的网卡, 把skb里的数据通过网卡发送出去 */

85 netif_stop_queue(dev); /* 停止该网卡的队列 */

86 /* ...... */ /* 把skb的数据写入网卡 */

88 /* 构造一个假的sk_buff,上报 */

89 emulator_rx_packet(skb, dev);

91 dev_kfree_skb (skb); /* 释放skb */

92 netif_wake_queue(dev); /* 数据全部发送出去后,唤醒网卡的队列 */

94 /* 更新统计信息 */

95 dev->stats.tx_packets++;

96 dev->stats.tx_bytes += skb->len;

98 return 0;

99 }

100

101 static const struct net_device_ops virt_netdev_ops = {

102 .ndo_start_xmit = virt_net_send_packet,

103 };

104

105 static int virt_net_init(void)

106 {

107 /* 1. 分配一个net_device结构体 */

108 vnet_dev = alloc_netdev(0, 'vnet%d', ether_setup);; /* alloc_etherdev */

109

110 /* 2. 设置 */

111 vnet_dev->netdev_ops = &virt_netdev_ops;

112

113 /* 设置MAC地址 */

114 vnet_dev->dev_addr[0] = 0x08;

115 vnet_dev->dev_addr[1] = 0x89;

116 vnet_dev->dev_addr[2] = 0x89;

117 vnet_dev->dev_addr[3] = 0x89;

118 vnet_dev->dev_addr[4] = 0x89;

119 vnet_dev->dev_addr[5] = 0x11;

120

121 /* 设置下面两项才能ping通 */

122 vnet_dev->flags |= IFF_NOARP;

123 vnet_dev->features |= NETIF_F_NO_CSUM;

124

125 /* 3. 注册 */

126 //register_netdevice(vnet_dev);

127 register_netdev(vnet_dev);

128

129 return 0;

130 }

131

132 static void virt_net_exit(void)

133 {

134 unregister_netdev(vnet_dev);

135 free_netdev(vnet_dev);

136 }

137

138 module_init(virt_net_init);

139 module_exit(virt_net_exit);

140 MODULE_AUTHOR('Lover雪儿');

141 MODULE_LICENSE('GPL');

142

143

144 /*

145

146 /////////////////////////////////////////////////////////////////////

147 网卡驱动程序框架：

148 app： socket

149 --------------------------------------------------------------------

150 -----------------

151 ----------------- 若干层网络协议--纯软件

152 -----------------

153 hard_start_xmit() 用于发送数据包 ↑↑↑

154 ↓↓↓ sk_buff netif_rx()用于上报数据包

155 调用硬件相关的驱动程序(要提供har_start_xmit，有数据时用netif_rx上报)

156 --------------------------------------------------------------------

157 硬件

158 //////////////////////////////////////////////////////////////////////

159

160 网卡驱动编写：

161 1.分配一个net_device结构体

162 2.设置

163 2.1 发包函数：hard_start_xmit

164 2.2 收到到数据时，（在中断处理函数中）用netif_rx上报数据

165 2.3 其他设置

166 3.注册 register_netdevice

167

168

169 一、测试1th

170 insmod virt_net.ko

171 ifconfig vnet0 3.3.3.3

172 ping 3.3.3.3

173 ping 3.3.3.4 看效果

174

175

176 */

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