netpoll原理

//在core_init阶段就初始化的
core_initcall(netpoll_init);

netpoll_init
//这里这个skb_poll是一个static的sk_buff_head结构体
//所以应该相当于netpoll存储skb的内核缓冲区吧
//这个其实就是单纯的把sk_buff_head结构体初始化一下
skb_queue_head_init(&skb_pool);

//只留主要流程看一下
int netpoll_setup(struct netpoll *np)
{
//这里通过传的netpoll中的dev_name参数来获取对应的net_device结构体
//所以为什么说如果网卡还没初始化好不能加载netconsole模块呢，因为那时候通过dev_get_by_name获取不到net_device结构体
	if (np->dev_name[0]) {
		struct net *net = current->nsproxy->net_ns;
		ndev = __dev_get_by_name(net, np->dev_name);
	}
//然后hold一下，相当于加一下引用计数
//防止在使用设备期间释放设备
//这块需要注意，想起之前写dump虚机vring信息时候，就没注意这块，不能rmmod了
//使用设备的时候，比如net_device、gendisk，就需要增加引用计数，对应的，用完之后要put减掉引用计数
	dev_hold(ndev);


	if (!np->local_ip.ip) {
  //这块就是如果传来的np里没有指定ip的话，就获取ip
	}

	/* fill up the skb queue */
  //这里是refill一下skb，其实就是把skb_pool上挂一些空的skb（通过alloc_skb）到上限先
  //后面的发数据包直接就找空的skb填充了
	refill_skbs();

  //然后调用这个函数
	err = __netpoll_setup(np, ndev);
  
put:
	dev_put(ndev);
unlock:
	rtnl_unlock();
	return err;
}


int __netpoll_setup(struct netpoll *np, struct net_device *ndev)
{
//填充netpoll结构体
	np->dev = ndev;
	strscpy(np->dev_name, ndev->name, IFNAMSIZ);

//如果网卡上没有npinfo(netpoll_info结构体)，就构造一个并初始化
	if (!ndev->npinfo) {
		npinfo = kmalloc(sizeof(*npinfo), GFP_KERNEL);
		if (!npinfo) {
			err = -ENOMEM;
			goto out;
		}

		sema_init(&npinfo->dev_lock, 1);
		skb_queue_head_init(&npinfo->txq);
		INIT_DELAYED_WORK(&npinfo->tx_work, queue_process);

		refcount_set(&npinfo->refcnt, 1);
    //这块这个ops的赋值赋的网卡的netdev_ops
    //这里面有一堆回调的callback，应该就是对网卡层面的操作
		ops = np->dev->netdev_ops;
		if (ops->ndo_netpoll_setup) {
			err = ops->ndo_netpoll_setup(ndev, npinfo);
			if (err)
				goto free_npinfo;
		}
	} else {
		npinfo = rtnl_dereference(ndev->npinfo);
		refcount_inc(&npinfo->refcnt);
	}

//把网卡netpoll赋值成当前传进来的netpoll指针，也就是把之前构造的netpoll结构体和npinfo关联上了
//这块可以看出来，一个网卡上只能挂一个netpoll结构体？出于什么原因呢？为什么这么设计？
	npinfo->netpoll = np;

  //然后把npinfo和网卡关联上，其实就是把netpoll和网卡关联上了
	/* last thing to do is link it to the net device structure */
	rcu_assign_pointer(ndev->npinfo, npinfo);

	return 0;

free_npinfo:
	kfree(npinfo);
out:
	return err;
}

//这里就是发udp包了，还是看一下主要的流程
void netpoll_send_udp(struct netpoll *np, const char *msg, int len)
{
	int total_len, ip_len, udp_len;
	struct sk_buff *skb;
	struct udphdr *udph;
	struct iphdr *iph;
	struct ethhdr *eth;
	static atomic_t ip_ident;
	struct ipv6hdr *ip6h;
//这里把传来的msg的长度加上udphdr结构体的长度
//udphdr结构体在收发包过程中很重要，就是记录源 目的端口号 报文长度之类的，如下
//struct udphdr {
//	__be16	source;
//	__be16	dest;
//	__be16	len;
//	__sum16	check;
//};
	udp_len = len + sizeof(*udph);

//这里又根据ipv4或ipv6进行区分，加上对应的ip头
//后面把ipv6的处理删掉了，只看ipv4吧，处理过程差不多的应该
	if (np->ipv6)
		ip_len = udp_len + sizeof(*ip6h);
	else
		ip_len = udp_len + sizeof(*iph);

//所以总长度就是msg + udph + iphdr,再加上一些预留空间
	total_len = ip_len + LL_RESERVED_SPACE(np->dev);

//从netpoll中找到一个可用的skb
//其实就是在init阶段初始化的并在setup阶段refille的skb_pool中找一个可用的skb
	skb = find_skb(np, total_len + np->dev->needed_tailroom,
		       total_len - len);
//把msg拷贝到skb中去
	skb_copy_to_linear_data(skb, msg, len);
//在skb的tail增加东西
//主要就是增加tail指针和len
//这里其实就是相当于把上一步中copy的msg现在加上对应的长度？
	skb_put(skb, len);
//这里是在skb的head增加东西
//加的是udph的长度
	skb_push(skb, sizeof(*udph));
//然后重置skb->transport_header
//因为这时候skb->data已经被修改了
	skb_reset_transport_header(skb);

//从skb中获取udph头
//然后填充
	udph = udp_hdr(skb);
	udph->source = htons(np->local_port);
	udph->dest = htons(np->remote_port);
	udph->len = htons(udp_len);

	if (np->ipv6) {
	} else {
		udph->check = 0;
    //计算checksum
		udph->check = csum_tcpudp_magic(np->local_ip.ip,
						np->remote_ip.ip,
						udp_len, IPPROTO_UDP,
						csum_partial(udph, udp_len, 0));
		if (udph->check == 0)
			udph->check = CSUM_MANGLED_0;
    //在skb头插入iph长度
    //重置skb，然后获取skb的iph头
		skb_push(skb, sizeof(*iph));
		skb_reset_network_header(skb);
		iph = ip_hdr(skb);

		/* iph->version = 4; iph->ihl = 5; */
    //填充各个字段
		*(unsigned char *)iph = 0x45;
		iph->tos      = 0;
		put_unaligned(htons(ip_len), &(iph->tot_len));
		iph->id       = htons(atomic_inc_return(&ip_ident));
		iph->frag_off = 0;
		iph->ttl      = 64;
		iph->protocol = IPPROTO_UDP;
		iph->check    = 0;
		put_unaligned(np->local_ip.ip, &(iph->saddr));
		put_unaligned(np->remote_ip.ip, &(iph->daddr));
		iph->check    = ip_fast_csum((unsigned char *)iph, iph->ihl);

    //在skb中插入mac地址的长度
		eth = skb_push(skb, ETH_HLEN);
		skb_reset_mac_header(skb);
		skb->protocol = eth->h_proto = htons(ETH_P_IP);
	}

//把源mac和目的mac地址复制到eth中
	ether_addr_copy(eth->h_source, np->dev->dev_addr);
	ether_addr_copy(eth->h_dest, np->remote_mac);

//指定网卡设备
	skb->dev = np->dev;

//发送skb
	netpoll_send_skb(np, skb);
}


netpoll_send_skb
//这里会关中断
__netpoll_send_skb

static netdev_tx_t __netpoll_send_skb(struct netpoll *np, struct sk_buff *skb)
{
	netdev_tx_t status = NETDEV_TX_BUSY;
	struct net_device *dev;
	unsigned long tries;
	/* It is up to the caller to keep npinfo alive. */
	struct netpoll_info *npinfo;

//确保中断被禁用
	lockdep_assert_irqs_disabled();

	dev = np->dev;
	npinfo = rcu_dereference_bh(dev->npinfo);

	if (!npinfo || !netif_running(dev) || !netif_device_present(dev)) {
		dev_kfree_skb_irq(skb);
		return NET_XMIT_DROP;
	}

	/* don't get messages out of order, and no recursion */
//检查发送队列的长度是否为0，，为什么需要为0？因为需要按照顺序发送，如果发送队列中还有内容的话就应该先把发送队列中的内容发送出去
//检查当前的执行上下文是否已经在处理特定网络设备的netpoll操作，防止嵌套调用netpoll
	if (skb_queue_len(&npinfo->txq) == 0 && !netpoll_owner_active(dev)) {
		struct netdev_queue *txq;
    //选择一个合适的发送队列
		txq = netdev_core_pick_tx(dev, skb, NULL);

		/* try until next clock tick */
		for (tries = jiffies_to_usecs(1)/USEC_PER_POLL;
		     tries > 0; --tries) {
			if (HARD_TX_TRYLOCK(dev, txq)) {
        //只要传输队列不停止，就调用netpoll_start_xmit发送包
				if (!netif_xmit_stopped(txq))
					status = netpoll_start_xmit(skb, dev, txq);

				HARD_TX_UNLOCK(dev, txq);
        //如果发包成功，就跳出
				if (dev_xmit_complete(status))
					break;

			}
      //tick网卡可能有一些其他的cleanup等事情需要处理？
			/* tickle device maybe there is some cleanup */
			netpoll_poll_dev(np->dev);

			udelay(USEC_PER_POLL);
		}

		WARN_ONCE(!irqs_disabled(),
			"netpoll_send_skb_on_dev(): %s enabled interrupts in poll (%pS)\n",
			dev->name, dev->netdev_ops->ndo_start_xmit);

	}

  //如果没有发包完成，就把包入队到npinfo->txq
  //然后调把tx_work入队到delay workqueue中，等稍后继续发送
	if (!dev_xmit_complete(status)) {
		skb_queue_tail(&npinfo->txq, skb);
		schedule_delayed_work(&npinfo->tx_work,0);
	}
	return NETDEV_TX_OK;
}


netpoll_start_xmit
netdev_start_xmit
//这里就是调驱动中对应的发送函数了ops->ndo_start_xmit(skb, dev);直接通过网卡发送了
__netdev_start_xmit