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Linux内核网络驱动开发与NAPI机制详解

共计 30 章节

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Linux网络子系统概述

Linux网络协议栈架构 · 网络设备模型 · 驱动与协议栈的关系

Linux网络子系统概述

网络设备核心数据结构

struct net_device详… · 重要字段与操作函数集

网络设备核心数据…struct

网络驱动初始化流程

模块加载/卸载 · 设备探测 · 资源分配

网络驱动初始化流…模块加载

网络设备打开与关闭

open/stop回调函数实现 · 中断注册 · 队列初始化

网络设备打开关闭

数据包发送流程

ndo_start_xmit回调 · sk_buff管理 · DMA映射

数据包发送流程ndo

数据包接收流程

传统中断接收方式 · sk_buff分配 · 中断上下文处理

数据包接收流程传统

NAPI机制引入背景

传统中断方式的缺陷 · 中断风暴问题 · 轮询与中断的结合需求

NAPI机制引入背景

NAPI核心数据结构

struct napi_struct · poll函数指针 · 权重与预算概念

NAPI核心数据结构

NAPI初始化与注册

napi_init/napi_add… · 设备与NAPI实例的绑定

NAPI调度机制

napi_schedule · __napi_schedule · 软中断触发流程

NAPI调度机制

NAPI轮询处理流程

poll回调执行 · 批量接收数据包 · netif_receive_skb递…

NAPI轮询处理流程

NAPI完成与重新启用

napi_complete · napi_enable · 中断重新开启时机

NAPI与硬件协同

硬件中断节流 · 中断合并 · 多队列与RSS/NAPI结合

NAPI硬件协同

sk_buff结构详解

数据包管理核心 · 头部信息 · 分片与克隆

DMA与一致性映射

流式DMA映射 · 一致性DMA映射 · dma_alloc_coherent…

DMA一致性映射

网络设备IOCTL控制

ndo_do_ioctl实现 · ethtool接口 · 私有ioctl扩展

IOCTL网络设备

多队列网络设备

多队列原理 · 每个队列独立NAPI · XPS/RPS/RFS支持

多队列网络设备多队列原理

中断处理与下半部

顶半部与底半部 · tasklet · softirq

断处理下半部

网络流量控制

TC子系统 · 队列规则 · ndo_setup_tc回调

网络流量控制TC

虚拟网络设备

虚拟设备类型 · veth/tun/tap驱动实现 · 与物理驱动差异

虚拟网络设备虚拟设备类型

网络设备统计信息

struct rtnl_link_s… · ndo_get_stats64 · procfs/sysfs接口

网络设备统计信息struct

电源管理与网络设备

WOL唤醒 · ndo_suspend/ndo_re… · 设备状态保存恢复

电源管理网络设备

网络设备热插拔

PCI热插拔处理 · 设备移除流程 · NAPI清理与资源释放

网络设备热插拔PCI

调试与性能分析

ftrace · perf · netconsole

调试性能分析

GRO合并小包 · GSO分片卸载 · NAPI与GRO协同工作

XDP程序挂载 · NAPI轮询中执行XDP · 零拷贝转发

NAPI与Page Pool

页池分配器 · 减少sk_buff分配开销 · NAPI批量回收

NAPI与Time-Aware网络

TSN时间同步 · NAPI调度延迟控制 · 确定性网络

NAPI在主流驱动中的应用

igb/ixgbe/mlx5驱动NA…

NAPI主流驱动

编写一个简单的NAPI网络驱动 · NAPI接收发送 · 测试验证

NAPI编写一个简单的