一、环境说明
内核版本：Linux 3.10
内核源码地址：https://elixir.bootlin.com/linux/v3.10/source (包含各个版本内核源码，且王页可全局搜索函数)
网卡：Intel的igb网卡
网卡驱动源码目录：drivers/net/ethernet/intel/igb/
二、Linux启动
Linux驱动，内核协议栈等等模块在具备接收网卡数据包之前，要做很多的准备工作才行。
比如要提前创建好ksoftirqd内核线程，要注册好各个协议对应的处理函数，网络设备子系统要提前初始化好，网卡要启动好等等。
1.创建软中断ksoftirqd内核进程
每个CPU负责执行一个ksoftirq内核进程，比如ksoftirqd/0运行在CPU 0上，这些内核进程执行不同软中断注册的中断处理函数。
执行硬中断的处理函数的 CPU 核心，也会执行该硬中断后续的软中断处理函数。
ksoftirqd 内核进程通过 spawn_ksoftirqd 函数初始化：
// file: kernel/softirq.c
static struct smp_hotplug_thread softirq_threads = {
.store = &ksoftirqd,
.thread_should_run = ksoftirqd_should_run,
.thread_fn = run_ksoftirqd,
.thread_comm = "ksoftirqd/%u",
};
static __init int spawn_ksoftirqd(void)
{
register_cpu_notifier(&cpu_nfb);
BUG_ON(smpboot_register_percpu_thread(&softirq_threads));
return 0;
}
early_initcall(spawn_ksoftirqd);
当ksoftirqd被创建出来以后，它就会进入自己的线程循环函数ksoftirqd_should_run和run_ksoftirqd了。不停地判断有没有软中断需要被处理。
2.网络子系统初始化
网络子系统通过net_dev_init函数进行初始化：
// file: net/core/dev.c
static int __init net_dev_init(void)
{
......
// 为每个CPU都申请一个softnet_data数据结构
for_each_possible_cpu(i) {
struct softnet_data *sd = &per_cpu(softnet_data, i);
memset(sd, 0, sizeof(*sd));
skb_queue_head_init(&sd->input_pkt_queue);
skb_queue_head_init(&sd->process_queue);
sd->completion_queue = NULL;
INIT_LIST_HEAD(&sd->poll_list);
sd->output_queue = NULL;
sd->output_queue_tailp = &sd->output_queue;
#ifdef CONFIG_RPS
sd->csd.func = rps_trigger_softirq;
sd->csd.info = sd;
sd->csd.flags = 0;
sd->cpu = i;
#endif
sd->backlog.poll = process_backlog;
sd->backlog.weight = weight_p;
sd->backlog.gro_list = NULL;
sd->backlog.gro_count = 0;
}
......
// 注册软中断处理函数，用于处理接收和发送的数据包
open_softirq(NET_TX_SOFTIRQ, net_tx_action);
open_softirq(NET_RX_SOFTIRQ, net_rx_action);
......
}
subsys_initcall(net_dev_init);
内核通过open_softirq函数来注册软中断处理函数:
// file: kernel/softirq.c
void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action *))
{
softirq_vec[nr].action = action;
}
3.协议栈注册
linux通过inet_init将TCP、UDP和ICMP的接收函数注册到了inet_protos数组中，将IP的接收函数注册到了ptype_base哈希表中。
// file: net/ipv4/af_inet.c
static int __init inet_init(void)
{
......
// 添加基础网络协议到inet_protos数组中
if (inet_add_protocol(&icmp_protocol, IPPROTO_ICMP) < 0)
pr_crit("%s: Cannot add ICMP protocol\n", __func__);
if (inet_add_protocol(&udp_protocol, IPPROTO_UDP) < 0)
pr_crit("%s: Cannot add UDP protocol\n", __func__);
if (inet_add_protocol(&tcp_protocol, IPPROTO_TCP) < 0)
pr_crit("%s: Cannot add TCP protocol\n", __func__);
......
// 将IP的接收函数ip_rcv注册到ptype_base列表里
dev_add_pack(&ip_packet_type);
......
}
fs_initcall(inet_init);
TCP、UDP、ICMP和IP协议的处理函数：
//file: net/ipv4/af_inet.c
static const struct net_protocol tcp_protocol = {
.early_demux = tcp_v4_early_demux,
.handler = tcp_v4_rcv,
.err_handler = tcp_v4_err,
.no_policy = 1,
.netns_ok = 1,
}
static const struct net_protocol udp_protocol = {
.handler = udp_rcv,
.err_handler = udp_err,
.no_policy = 1,
.netns_ok = 1,
};
static const struct net_protocol icmp_protocol = {
.handler = icmp_rcv,
.err_handler = icmp_err,
.no_policy = 1,
.netns_ok = 1,
};
static struct packet_type ip_packet_type __read_mostly = {
.type = cpu_to_be16(ETH_P_IP),
.func = ip_rcv,
};
4.网卡驱动程序初始化以及网卡启动
详细说明见：网卡驱动程序初始化文档
三、迎接数据的到来