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Linux网卡驱动开发65讲实战

共计 65 章节

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Linux内核与网络子系统概述

Linux内核架构简介 · 网络子系统分层模型 · 网卡驱动在内核中的位置

开发环境搭建

交叉编译工具链安装 · 内核源码树获取与配置 · QEMU模拟环境搭建

开发环境搭建交叉编译工具链安…

第一个内核模块

Hello World模块编写 · Makefile编写 · 模块加载与卸载

第一个内核模块Hello

字符设备驱动基础

file_operations结构体 · 设备号注册与注销 · cdev初始化

字符设备驱动基础file

PCI子系统入门

PCI配置空间 · PCI设备扫描 · pci_driver结构体

PCI子系统入门

PCI设备枚举实战

读取Vendor ID/Device… · 遍历PCI总线 · 使用lspci工具验证

PCI设备枚举实战

DMA原理与API

DMA一致性映射 · 流式DMA映射 · dma_alloc_coherent

DMA描述符环设计

环形缓冲区原理 · 描述符结构定义 · 硬件与软件同步机制

DMA描述符环设计

NAPI机制详解

中断与轮询结合 · napi_struct结构体 · poll回调

NAPI机制详解

网络设备核心结构体

net_device结构体 · net_device_ops · 设备注册与注销

网络设备核心结构…net

sk_buff结构体深度解析

sk_buff布局 · 数据指针操作 · 头部预留

网络协议栈数据流

从网卡到套接字的路径 · L2/L3/L4层处理 · NAPI与协议栈接口

网络协议栈数据流从网卡到套接字的…

虚拟网卡驱动设计

虚拟硬件抽象 · 内存模拟寄存器 · 中断模拟（tasklet）

虚拟网卡驱动设计虚拟硬件抽象

虚拟网卡实现（上）

分配net_device · 设置以太网头 · 实现open/stop回调

虚拟网卡实现net

虚拟网卡实现（下）

实现xmit_start回调 · 构造sk_buff · 触发NAPI收包

虚拟网卡实现xmit

真实硬件网卡介绍

Intel e1000/e1000e… · 寄存器概览 · EEPROM配置

真实硬件网卡介绍Intel

e1000驱动源码结构分析

驱动目录 · 关键文件 · 初始化流程

e1000驱动源码结构分析

硬件初始化流程

pci_probe · 寄存器映射 · MAC地址读取

硬件初始化流程pci

中断处理与MSI-X

传统IRQ · MSI · MSI-X配置

NAPI与e1000结合

e1000_clean_rx_irq · e1000_clean_tx_irq · poll函数实现

发送路径详解

ndo_start_xmit · TX描述符填充 · 门铃寄存器

发送路径详解ndo

接收路径详解

RX描述符环 · 接收中断 · NAPI轮询

接收路径详解RX

硬件校验和卸载

TX/RX校验和卸载原理 · net_device特性标志 · 硬件校验和验证

硬件校验卸载

TSO/GSO/LRO/GRO卸载

分片卸载原理 · GRO合并机制 · 驱动与协议栈配合

TSO/GSO/LRO/…卸载

VLAN头插入/剥离 · VLAN设备注册 · vlan_features处理

多队列网卡（RSS）

RSS哈希计算 · 多队列中断 · 队列与CPU绑定

RSS多队列网卡

流分类与分流（Flow Director）

Intel Flow Directo… · 自定义规则 · 性能优化

suspend/resume回调 · WoLAN（Wake on LAN）… · D3状态处理

电源管理suspend/resu…

调试与性能分析

ftrace跟踪驱动函数 · perf分析中断开销 · netdevsim模拟器

调试性能分析

内核网络栈调优

NAPI权重调整 · 中断合并（Interrupt Coa… · Ring Buffer大小

内核网络栈调优NAPI

驱动热插拔支持

PCIe热插拔事件 · driver_override · 设备移除处理

驱动热插拔支持PCIe

用户空间网络框架（DPDK简介）

DPDK轮询模式 · UIO驱动 · VFIO直通

DPDK用户空间网络框架

XDP（eXpress Data Path）基础

XDP程序挂载 · BPF map交互 · 驱动支持XDP

XDP驱动集成

ndo_bpf回调 · XDP帧处理 · 重定向到其他网卡

XDP驱动集成

AF_XDP套接字

AF_XDP原理 · UMEM管理 · 零拷贝路径

PHY与MDIO总线

PHY驱动模型 · MDIO读写 · 链路状态检测

固定PHY驱动

Fixed PHY设备树配置 · 虚拟PHY驱动 · 链路强制模式

SFP模块管理

SFP EEPROM读取 · 模块类型检测 · 热插拔处理

SFP模块管理

MACsec硬件卸载

MACsec加密引擎 · SA/SC配置 · 驱动集成

MACsec硬件卸载

时间敏感网络（TSN）

1Qbv时间感知整形 · 1Qbu帧抢占 · 驱动支持

TSN时间敏感网络

PTP硬件时间戳

PHC设备 · 时间戳寄存器 · ptp_clock_info实现

PTP硬件时间戳

网卡固件升级

ethtool -f实现 · 固件分区 · 回滚机制

网卡固件升级ethtool

ethtool工具扩展

自定义ethtool命令 · 私有标志 · 寄存器转储

ethtool工具扩展

内核统计与错误处理

net_device_stats · 硬件错误计数器 · 丢包分类

内核统计错误处理

驱动测试框架

kunit测试 · loopback模式测试 · iperf性能验证

驱动测试框架kunit

网络设备通知链

netdevice notifier · 事件监听 · 动态配置

网络设备通知链netdevice

TC（Traffic Control）硬件卸载

flower分类器 · mirred动作 · 硬件流表

PF/VF概念 · VF创建 · VF驱动（iavf）

SR-IOV驱动实现

VF探测 · VF mailbox通信 · VF资源配置

SR-IOV驱动实现

VF MAC地址设置 · VF VLAN过滤 · VF速率限制

多网卡绑定（Bonding）

bonding驱动原理 · active-backup模式 · LACP模式

Bonding多网卡绑定

网卡桥接与OVS卸载

bridge offload · Open vSwitch硬件加速 · flow API

OVS网卡桥接

IPv6 ND卸载 · IPv6 RSS扩展 · Jumbo Frame支持

加密网卡（IPSec卸载）

SA查找 · ESP/AH卸载 · 序列号处理

IPSec加密网卡

InfiniBand基础 · RoCEv2 · ib_register_device

NVMe over TCP卸载

NVMe-TCP硬件加速 · DMA引擎 · 驱动集成

智能网卡（SmartNIC）

FPGA/ASIC卸载 · P4编程 · Netronome架构

SmartNIC智能网卡

内核内存管理对驱动的影响

slab分配器 · 内存碎片 · 大页映射

内核内存管理对驱…slab

spinlock · mutex · RCU在驱动中的应用

缓冲区溢出防范 · 权限检查 · ioctl安全审计

驱动安全缓冲区溢出防范

内核版本兼容性

API变化 · Kconfig依赖 · backport技术

内核版本兼容性API

社区贡献流程

patch格式 · checkpatch.pl · 维护者列表

社区贡献流程patch

驱动文档编写

kernel-doc注释 · Documentation/netw… · 设备树绑定

驱动文档编写kernel-doc

编写简易PCIe网卡驱动（基于QEM…

实战项目PCIe

课程总结与进阶方向

DPDK · XDP · eBPF

课程总结进阶方向