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Linux网卡驱动与内核协议栈

共计 30 章节

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学习目标 · 课程结构 · 必备基础（C语言

课程导入学习目标

Linux内核与网络子系统概览

内核模块机制 · 设备驱动模型（device/driv… · 网络协议栈分层（L2/L3/L4）

网络设备驱动基础

网络设备结构（net_device） · 注册与注销流程 · 设备打开/关闭/启动/停止操作

网络设备驱动基础net

NAPI与新式中断处理

传统中断与轮询的缺陷 · NAPI机制原理 · poll回调实现

sk_buff结构布局 · 数据指针操作（head/data/t… · 克隆与复制（skb_clone/sk…

环形缓冲区（Ring Buffer）与DMA

TX/RX环形队列设计 · DMA映射与一致性 · 描述符管理

网卡驱动收包路径实战

从硬件中断到NAPI调度 · DMA数据搬移 · skb构建

网卡驱动收包路径…NAPI

网卡驱动发包路径实战

协议栈出口（dev_queue_xm… · 排队规则（qdisc） · 驱动发送回调（ndo_start_x…

网卡驱动发包路径…dev

PCI/PCIe网卡驱动框架

PCI设备探测（probe） · BAR资源映射 · 中断申请（request_irq/m…

PCI/PCIe网卡驱动框架

USB网卡驱动框架

USB设备模型 · URB（USB Request Bl… · bulk/interrupt传输

USB网卡驱动框架

虚拟网卡驱动实现

虚拟设备原理（veth/tun/ta… · 驱动与协议栈交互 · 数据包转发路径

虚拟网卡驱动实现veth/tun/ta

内核协议栈总览

网络层（IPv4/IPv6） · 传输层（TCP/UDP） · 套接字层（socket）

内核协议栈总览IPv4/IPv6

链路层（L2）处理

以太网帧解析 · ARP协议实现（邻居子系统） · VLAN（802.1Q）处理

网络层（L3）处理

IP输入/输出路径（ip_rcv/i… · 路由查找（fib_table） · 分片与重组（ip_fragment/…

邻居子系统（Neighbour）

ARP缓存管理 · 邻居状态机（NUD） · 邻居解析流程

Neighbour邻居子系统

传输层（L4）处理

TCP输入/输出路径（tcp_v4_… · TCP状态机 · 拥塞控制（cubic/BBR）

套接字层与系统调用

socket创建 · bind/connect/liste… · send/recv路径

套接字层系统调用

netfilter与iptables

钩子点注册（NF_INET_*） · 规则匹配与动作 · 连接跟踪（conntrack）

netfilteriptables

流量控制（TC）与QoS

qdisc分类（pfifo_fast… · 过滤器（u32/fw） · 整形与调度

多队列与RSS/RPS/XPS

多队列网卡驱动支持（ethtool… · RSS哈希分配 · RPS软中断负载均衡

RSS/RPS/XPS多队列

DPDK与内核协议栈对比

DPDK轮询模式 · 用户态驱动 · 零拷贝

DPDK内核协议栈对比

网络性能调优与监控

ethtool统计 · ifconfig/ip命令 · perf与ftrace使用

网络性能调优监控

调试与故障排查

内核日志（dmesg） · 动态调试（dynamic_debug… · crash分析（kdump）

调试故障排查

编写一个简单的PCIe网卡驱动（基于… · open · start_xmit

案例实战PCIe

修改内核协议栈实现自定义协议 · 注册处理函数 · 通过socket发送自定义报文

案例实战修改内核协议栈实…

实现一个基于NAPI的高性能虚拟网卡 · 零拷贝（vhost） · 与KVM虚拟机通信

案例实战NAPI

常见问题与解决方案

收包丢包（环形队列溢出） · 发送超时（DMA错误） · 中断风暴（NAPI配置不当）

常见问题解决方案

内核版本演进与新技术

Linux 5.x/6.x网络子系统… · XDP（eXpress Data P… · AF_XDP套接字

内核版本演进新技术

从零构建一个完整的网卡驱动与协议栈交… · NAPI · ARP/IP/TCP处理

综合项目从零构建一个完整…

课程总结与进阶方向

核心知识点回顾 · 学习路径建议（内核网络源码阅读 · 内核开发社区）

课程总结进阶方向