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关于网络设备
在基本完成了整个初始化过程以后,我们需要再回到网络设备上来,看看整个TCP/IP协议究竟是如果跟网络设备相关联,并最终一起完成各种复杂工作的。
在网卡驱动相关的分析中,我们提到,代表一个网络设备接口的是一个结构体struct net_device。而在my_inet模块的初始化过程中,mydevinet_init的工作是为MY_PF_INET域的工作找到可用的网络设备,并进行必要的初始化,在mydevinet_init中有这么一行代码:
register_netdevice_notifier(&myip_netdev_notifier);
它是把一个结构体struct notifier_block myip_netdev_notifier注册到一个系统全局的链表netdev_chain中,结构体myip_netdev_notifier含有一个优先级,在netdev_chain中,它跟其它的notifier_block按优先级的先后次序排列,同时它有一个notifier_call的回调函数指针,在它被注册到netdev_chain中后,网络设备上有事件发生,该回调函数就会被调用到。关于linux的notify的实现原理细节,我们以后进行专门的分析。
关于网络设备会发出的通知的类型,在include/linux/notifier.h中有完整的定义:
#define NETDEV_UP 0x0001 //设备开启
#define NETDEV_DOWN 0x0002 //设备关闭
#define NETDEV_REBOOT 0x0003 //告诉协议栈一个网络接口探测到硬件崩溃并重启了。
#define NETDEV_CHANGE 0x0004 //设备状态改变
#define NETDEV_REGISTER 0x0005 //设备注册
#define NETDEV_UNREGISTER 0x0006 //设备注销
#define NETDEV_CHANGEMTU 0x0007 //设备改变MTU
#define NETDEV_CHANGEADDR 0x0008 //设备改变地址
#define NETDEV_GOING_DOWN 0x0009 //设备准备关闭
#define NETDEV_CHANGENAME 0x000A //设备改变名字
#define NETDEV_FEAT_CHANGE 0x000B //... ...
当我们把my_inet作为一个模块insmod到内核中时,我们马上会收到设备注册和设备开启两个通知。对于每一个已开启的网络设备, myip_netdev_notifier提供的回调函数myinetdev_event会被两次调用到。我们可以在这里完成一些我们希望做的初始化工作。
协议栈跟网络设备的关联主要是通过struct net_device结构体中的六个协议相关的指针:atalk_ptr,ip_ptr,dn_ptr,ip6_ptr,ec_ptr, ax25_ptr。我们重点关注的是ipv4的实现,所以只处理指针ip_ptr。ip_ptr指向的是一个结构体struct in_device,其成员struct in_ifaddr ifa_list是一个IP地址列表,对于一个linux网络设备来讲,它可以拥有多大256个ip地址,每一个IP地址在in_device中的表示就是一个结构体struct in_ifaddr,所有的IP地址以一个链表的形式组织在一起。下面是struct in_ifaddr结构体的定义:
struct in_ifaddr
{
struct in_ifaddr *ifa_next;
struct in_device *ifa_dev;
struct rcu_head rcu_head;
u32 ifa_local;
u32 ifa_address;
u32 ifa_mask;
u32 ifa_broadcast;
u32 ifa_anycast;
unsigned char ifa_scope;
unsigned char ifa_flags;
unsigned char ifa_prefixlen;
char ifa_label[IFNAMSIZ];
};
ifa_next是链表指针,ifa_dev指向它所在的in_device。ifa_local跟ifa_address都是IP地址,具体区别目前还不清楚,ifa_mask是子网掩码,ifa_broadcast是广播地址,ifa_anycast是raw协议相关的一个地址,具体不明。 ifa_scope的取值如下:
enum rt_scope_t
{
RT_SCOPE_UNIVERSE=0,
/* User defined values */
RT_SCOPE_SITE=200,
RT_SCOPE_LINK=253,
RT_SCOPE_HOST=254,
RT_SCOPE_NOWHERE=255
};
实际上,这个成员并非如它的字面意思所表示的scope,它是按到目的端距离进行的一种分类,nowhere表示不存在的目的端,host表示目的端是本机(回环地址),link是直连的一个目的端,site表示在一个本地封闭系统中的内部路由,而universe是除此之外的其它任何情况。
ifa_flags的取值范围如下:
#define IFA_F_SECONDARY 0x01 //从属设备。
#define IFA_F_TEMPORARY IFA_F_SECONDARY //临时设备。
#define IFA_F_DEPRECATED 0x20
#define IFA_F_TENTATIVE 0x40
#define IFA_F_PERMANENT 0x80 //永久设备。
ifa_prefixlen是子网掩码的网络号的长度,ifa_label是设备和设备名,比如eth0, eth1等。
struct in_device *pdev_ipaddr=NULL;pdev_ipaddr=(struct in_device *)pDev->ip_ptr;if(pdev_ipaddr==NULL){kfree(pIGMP_Leave_skb);return IGMP_FALSE;}if(pdev_ipaddr->ifa_list==NULL){kfree(pIGMP_Leave_skb);return IGMP_FALSE;}pIpheader->saddr=pdev_ipaddr->ifa_list->ifa_local;
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