【C语言】linux内核ipoib模块 - ipoib_napi_add

一、中文注释

// 定义用于IPoIB（IP over InfiniBand）操作的ipoib_napi_add函数
static void ipoib_napi_add(struct net_device *dev)
{
    // 通过ipoib_priv函数从net_device结构得到ipoib_dev_priv结构的私有部分
    struct ipoib_dev_priv *priv = ipoib_priv(dev);
 
    // 为设备接收路径添加NAPI结构和轮询函数ipoib_rx_poll
    // IPOIB_NUM_WC定义了完成队列元素的最大数目
    netif_napi_add(dev, &priv->recv_napi, ipoib_rx_poll, IPOIB_NUM_WC);
    // 为设备发送路径添加NAPI结构和轮询函数ipoib_tx_poll
    // MAX_SEND_CQE定义了发送轮询函数中可以处理的最大完成队列元素数目
    netif_napi_add(dev, &priv->send_napi, ipoib_tx_poll, MAX_SEND_CQE);
}

这段代码是在Linux内核网络子系统中用于配置NAPI（New API，一种改善网络设备性能的机制）的一个例子。`ipoib_napi_add` 函数为IPoIB设备的接收（rx）和发送（tx）路径添加NAPI结构。NAPI用于减少网络驱动的CPU使用率并提高处理大量网络数据包的能力。
当收到网卡中断时，不再立即处理所有数据包，而是转为轮询模式，由NAPI结构中指定的轮询回调函数(ipoib_rx_poll 和 ipoib_tx_poll)按需处理数据包。这里，每个回调函数有一个预设的处理包的预算（`IPOIB_NUM_WC` 和 MAX_SEND_CQE），确保在一个处理周期内只处理有限数量的数据包，从而平衡了延迟和吞吐量。

二、中文讲解

该函数`ipoib_napi_add`是用于InfiniBand网卡IPoIB（IP over InfiniBand）驱动中，用于设置NAPI（New API）轮询模式，以提高网络设备处理数据包的效率。以下是对该函数的中文讲解：

static void ipoib_napi_add(struct net_device *dev)
{
    // 通过IPoIB设备获取私有的设备信息结构体指针
    struct ipoib_dev_priv *priv = ipoib_priv(dev);
 
    // 向网络设备添加NAPI结构体，用于接收数据包时的轮询处理
    // 第二个参数 &priv->recv_napi 是接收路径的NAPI结构体
    // 第三个参数 ipoib_rx_poll 是当接收网络数据包时要调用的轮询函数
    // 第四个参数 IPOIB_NUM_WC 定义每次轮询时处理的完成工作的最大数量
    netif_napi_add(dev, &priv->recv_napi, ipoib_rx_poll, IPOIB_NUM_WC);
 
    // 向网络设备添加NAPI结构体，用于发送数据包时的轮询处理
    // 第二个参数 &priv->send_napi 是发送路径的NAPI结构体
    // 第三个参数 ipoib_tx_poll 是当发送网络数据包时要调用的轮询函数
    // 第四个参数 MAX_SEND_CQE 定义每次轮询时处理的最大完成队列条目数(CQE)
    netif_napi_add(dev, &priv->send_napi, ipoib_tx_poll, MAX_SEND_CQE);
}

通过上述代码可知，该函数主要是执行两个操作：
1. 添加NAPI结构体到接收路径（`recv_napi`），并设置相关的轮询处理函数`ipoib_rx_poll`以及指定一次轮询操作能够处理的最大完成工作数`IPOIB_NUM_WC`。
2. 添加NAPI结构体到发送路径（`send_napi`），并设置相关的轮询处理函数`ipoib_tx_poll`以及指定一次轮询操作能够处理的最大完成队列条目数`MAX_SEND_CQE`。
使用NAPI可以将接收数据包的过程从中断模式变为轮询模式，在网络流量较大时能够减少CPU中断次数，提高系统的总体性能。

三、netif_napi_add

netif_napi_add 是 Linux 内核网络子系统中的一个函数，它用来初始化和注册一个 NAPI（New API）上下文。NAPI 是为了改善网络设备在高负载时的性能而提出的一种机制。在高速网络设备产生的中断数量非常多的情况下，使用 NAPI 可以减少因中断处理而带来的CPU负载。
具体到 netif_napi_add 函数，它通常在网络设备驱动的初始化代码中被调用，用以设置和绑定一个 NAPI 结构体到指定的网络设备。它的作用包括：
1. 初始化 NAPI 结构：为 NAPI 过程设置必要的数据结构。
2. 注册轮询函数：设定一个轮询回调函数（poll function），网络设备在轮询模式下接收或发送数据时会调用这个函数。
3. 绑定到网络设备：将 NAPI 结构与特定的网络设备实例进行绑定。
netif_napi_add 函数的参数说明如下：
- 第一个参数 dev 是指向 net_device 结构的指针，代表要注册 NAPI 的网络设备。
- 第二个参数 napi 是指向 napi_struct 结构的指针，该结构包含了NAPI状态和轮询函数的实现等信息。
- 第三个参数 poll 是一个函数指针，指向驱动程序为 NAPI 提供的轮询处理函数。当网络设备驱动进入轮询模式以处理接收或发送队列时，这个函数会被调用。
- 第四个参数 weight 是一个整数，表示在每次调用轮询函数时，网络驱动允许处理的最大工作量（比如可以是接收或发送的最大报文数）。
例如，展示的代码段 ipoib_napi_add 函数接受一个 net_device 结构指针，并且使用 ipoib_priv(dev) 拿到关联的私有数据结构。然后调用 netif_napi_add 函数两次，分别为接收和发送队列添加 NAPI 支持，以及设置它们对应的轮询函数 ipoib_rx_poll 和 ipoib_tx_poll。