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在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，硬件設(shè)備廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)的處理和存儲(chǔ)。硬件和軟件之間的交互由操作系統(tǒng)來(lái)管理，并通過(guò)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)。Linux 操作系統(tǒng)作為一款廣泛應(yīng)用的開(kāi)源操作系統(tǒng)，其驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)就顯得尤為重要。其中，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序是使用頻率較高的類型之一。本文將主要介紹 Linux 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)探測(cè)的 Probe 過(guò)程，希望能為讀者了解 Linux 驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)提供一些幫助。
一、Linux 驅(qū)動(dòng)程序基礎(chǔ)
在 Linux 操作系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)程序通常被編譯成內(nèi)核模塊的形式，與內(nèi)核一起加載。內(nèi)核模塊通常包含設(shè)備的初始化、資源分配、數(shù)據(jù)傳輸、中斷處理等功能。驅(qū)動(dòng)程序與設(shè)備相應(yīng)的硬件交互，而操作系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行軟件交互。驅(qū)動(dòng)程序需要遵循一定的規(guī)范，以便與內(nèi)核進(jìn)行正確的配合。
二、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng) Probe 過(guò)程
網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的收發(fā)、傳輸?shù)取Ｔ?Linux 系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序通常是以 Ethernet 設(shè)備的形式出現(xiàn)。當(dāng) Linux 系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，加裝了相應(yīng)的網(wǎng)卡后，系統(tǒng)需要探測(cè)到網(wǎng)卡的存在，并把驅(qū)動(dòng)程序加載到內(nèi)核中。這個(gè)過(guò)程就是 Probe 過(guò)程。
在 Probe 過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)程序首先需要向系統(tǒng)注冊(cè)設(shè)備描述符。注冊(cè)設(shè)備描述符后，內(nèi)核就可以將設(shè)備的操作函數(shù)和驅(qū)動(dòng)程序關(guān)聯(lián)起來(lái)。
接著，驅(qū)動(dòng)程序需要初始化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。通過(guò)分配設(shè)備所需的內(nèi)存空間，以及配置設(shè)備的 MAC 地址、MTU 等參數(shù)，以便設(shè)備可以正常運(yùn)行。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備正常運(yùn)行后，驅(qū)動(dòng)程序需要向系統(tǒng)注冊(cè)中斷處理函數(shù)，當(dāng)網(wǎng)卡收到數(shù)據(jù)包時(shí)，就會(huì)調(diào)用該中斷處理函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)包的處理和傳輸。
三、驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)
基于 Linux 操作系統(tǒng)的開(kāi)源思想，Linux 驅(qū)動(dòng)程序同樣遵循一定的開(kāi)源規(guī)范。開(kāi)源的驅(qū)動(dòng)程序需要具備以下特點(diǎn)：
（1）符合內(nèi)核編程規(guī)范
Linux 內(nèi)核由一組函數(shù)、結(jié)構(gòu)體和宏定義組成。為了與內(nèi)核相匹配，驅(qū)動(dòng)程序需要使用相應(yīng)的類型和 API。在驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)中，使用內(nèi)核符號(hào)表、內(nèi)核頭文件、系統(tǒng)調(diào)用等組件都需要遵循一定的規(guī)范。
（2）兼容網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序需要兼容支持多種協(xié)議的系統(tǒng)。為了支持 IPv4、IPv6、ARP、ICMP 等協(xié)議，驅(qū)動(dòng)程序需要實(shí)現(xiàn)一定的通用性。驅(qū)動(dòng)程序通常實(shí)現(xiàn)了一些常用的協(xié)議棧，可以擴(kuò)展到其他協(xié)議。
（3）支持多媒體類型
為了保持互操作性，驅(qū)動(dòng)程序需要支持多媒體類型。例如，支持以太網(wǎng)的驅(qū)動(dòng)程序需要支持各種不同速度的以太網(wǎng)，從最慢的 10Mbps 到最快的 100Gbps 不等。
四、
linux 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng) probe 過(guò)程是網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)的重要過(guò)程之一。驅(qū)動(dòng)程序需要完成設(shè)備描述符的注冊(cè)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的初始化和中斷函數(shù)的注冊(cè)，以支持網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的正常運(yùn)行。Linux 驅(qū)動(dòng)程序同樣需要遵循一定的開(kāi)源規(guī)范，以滿足內(nèi)核編程規(guī)范、協(xié)議兼容性和多媒體類型的支持等要求。希望本文介紹的信息能為 Linux 驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)和 Probe 過(guò)程的理解和應(yīng)用提供一定的幫助。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- linux驅(qū)動(dòng)probe什么時(shí)候調(diào)用
- Linux主機(jī)驅(qū)動(dòng)與外設(shè)驅(qū)動(dòng)分離？
linux驅(qū)動(dòng)probe什么時(shí)候調(diào)用
新的Linux內(nèi)核中，probe函數(shù)是在模塊_init中調(diào)用的，其實(shí)作用就是初始化模塊
Linux主機(jī)驅(qū)動(dòng)與外設(shè)驅(qū)動(dòng)分離？
Linux中的SPI、IPC、USB等子系統(tǒng)都利用了典型的把主機(jī)驅(qū)動(dòng)和外設(shè)驅(qū)動(dòng)分離的想法，讓主辯舉姿機(jī)端只負(fù)責(zé)產(chǎn)生總線上的傳輸波形，而外設(shè)端只是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的API來(lái)讓主機(jī)端以適當(dāng)?shù)牟ㄐ卧L問(wèn)自身。因此這里面就涉及了4個(gè)軟件模塊:
1)主機(jī)端的驅(qū)動(dòng)。根據(jù)具體的IC、SPI、USB等控制器的硬件手冊(cè)，操作具體的IPC、SPI、USB等控制器，產(chǎn)生總線的各種波形。
2）連接主機(jī)和外設(shè)的紐帶。外設(shè)不直接調(diào)用主機(jī)端的驅(qū)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生波形，而是調(diào)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的API。由這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的API把這個(gè)波形的傳輸請(qǐng)求間接“轉(zhuǎn)發(fā)”給了具體的主機(jī)端驅(qū)動(dòng)。當(dāng)然，在這里，更好把關(guān)攜絕于波形的描述也以某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化。
3）外設(shè)端的驅(qū)動(dòng)。外設(shè)接在I-C、SPI、USB這樣的總線上，但是它們本身可以是觸摸屏、網(wǎng)卡、聲卡或者任意一種類型的設(shè)備。我們?cè)谙嚓P(guān)的i2c_driver、spi_driver、u_driver這種xxx_driver的probe () 函數(shù)中去注冊(cè)它具體的類答陵型。當(dāng)這些外設(shè)要求IP℃、SPI、USB等去訪問(wèn)它的時(shí)候，它調(diào)用“連接主機(jī)和外設(shè)的紐帶”模塊的標(biāo)準(zhǔn)API。
4）板級(jí)邏輯。板級(jí)邏輯用來(lái)描述主機(jī)和外設(shè)是如何互聯(lián)的，它相當(dāng)于一個(gè)“路由表”。假設(shè)板子上有多個(gè)SPI控制器和多個(gè)SPI外設(shè)，那究竟誰(shuí)接在誰(shuí)上面管理互聯(lián)關(guān)系，既不是主機(jī)端的責(zé)任，也不是外設(shè)端的責(zé)任，這屬于板級(jí)邏輯的責(zé)任。這部分通常出現(xiàn)在arch/arm/mach-xxx下面或者arch/arm/bootldts下面。
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