在linux系统中，其网卡驱动大多通过PCI总线与系统相连，同时，内核对于所有PCI总线上的设备是通过PCI子系统来进行管理，通过PCI子系统提供各种PCI设备驱动程序共同的所有通用功能。因此，作为linux系统中的PCI网卡设备，其加载的流程必然分为两个部分：作为PCI设备向PCI子系统注册;作为网卡设备向网络子系统注册。 下面也将从两个方面，分析一下网卡驱动在内核加载的两个流程。 PCI设备驱动程序的注册： PCI设备驱动程序使用pci_register_driver函数完成内核的注册，其定义在include/linux/pci.h文件内 /* * pci_register_driver must be a macro so that KBUILD_MODNAME can be expanded */ #define pci_register_driver(driver) \ __pci_register_driver(driver, THIS_MODULE, KBUILD_MODNAME) 其主要结构是名为driver的pci_driver结构体， struct pci_driver { struct list_head node; const char *name; /* 驱动所关联的PCI设备 */ const struct pci_device_id *id_table; /* must be non-NULL for probe to be called */ int (*probe) (struct pci_dev *dev, const struct pci_device_id *id); /* New device inserted */ void (*remove) (struct pci_dev *dev); /* Device removed (NULL if not a hot-plug capable driver) */ int (*suspend) (struct pci_dev *dev, pm_message_t state); /* Device suspended */ int (*suspend_late) (struct pci_dev *dev, pm_message_t state); int (*resume_early) (struct pci_dev *dev); int (*resume) (struct pci_dev *dev); /* Device woken up */ void (*shutdown) (struct pci_dev *dev); struct pci_error_handlers *err_handler; struct device_driver driver; struct pci_dynids dynids; }; 在pri_driver结构体中有两个比较关键的函数，分别是struct pci_device_id *id_table、以及probe函数。其中id_table是一个id向量表，内核通过其来把一些相关的设备关联到此驱动程序，PCI设备独一无二的识别方式是通过一些参数的组合，包含开发商以及模型等，这些参数都存储在内核的pci_device_id数据结构中： struct pci_device_id { __u32 vendor, device; /* Vendor and device ID or PCI_ANY_ID*/ __u32 subvendor, subdevice; /* Subsystem ID's or PCI_ANY_ID */ __u32 class, class_mask; /* (class,subclass,prog-if) triplet */ kernel_ulong_t driver_data; /* Data private to the driver */ }; 对于每一个PCI设备驱动程序，在注册的时候都会把一个pci_device_id实例注册到内核中，这个实例向量就包含了此驱动程序所能处理的所有设备ID。 另外一个probe函数，主要用于当PCI子系统发现它正在搜寻驱动程序的设备ID与前面所提到的id_table匹配，就会调用此函数。对于网络设备而言，此函数会开启硬件、分配net_device结构、初始化并注册新设备。 总的来说，对于所有的PCI设备，在系统引导时，会建立一种数据库，把每个总线都关联一份已侦测并且使用该总线的设备列表。对于PCI设备来说，系统中就存在着这样一个数据库，其中保存着所有使用PCI总线的设备ID，此ID即上文提到的pci_device_id。以下图为例，来说明当设备驱动程序加载时会发生什么。
此时，(a)图就代表着所有使用PCI总线的设备数据库。当设备驱动程序A被加载时，会调用pci_register_driver并提供pci_driver实例与PCI层注册，同时pci_driver结构中包含一个驱动程序所能处理的设备ID表;接着，PCI子系统使用该表去查在已经保存的设备数据库中是否存在匹配，于是会建立该驱动程序的设备列表，如图(b)所示;此外，对每个匹配的设备而言，PCI层会调用相匹配的驱动程序中的pci_driver结构中所提供的probe函数，由probe函数完成必须的操作，如对于网络设备来说，probe函数就会建立并注册相关联的网络设备。 网络设备的注册： 作为一个PCI网络设备，再其完成PCI总线的注册后，剩下的工作就是通过probe函数来完成作为网络设备的注册流程。对于每一个网络设备在内核中都通过一个net_device结构来表示(此结构涉及内容较多，就不再细说)，因此网络设备的注册流程从字面上也应该分为两个部分，net_device结构的分配、完成分配到的dev结构向网络子系统的注册。 下面，首先说一下net_device结构的分配，在内核中通过alloc_netdev函数来完成分配 #define alloc_netdev(sizeof_priv, name, setup) \ alloc_netdev_mqs(sizeof_priv, name, setup, 1, 1) struct net_device *alloc_netdev_mqs(int sizeof_priv, const char *name, void (*setup)(struct net_device *)， unsigned int txqs, unsigned int rxqs) 此函数的参数主要有三个：sizeof_priv，私有数据结构的大小，因为作为任一个网络设备都有一个net_device结构，但又由于设备的多样性，很难在dev结构中包含所有必需的字段，因此每一个设备一般都需要一个私有结构来保存一些自己的信息;name，设备名称，此名称可能只是一部分名称，由内核通过某种规则来完成，比如对于以太网设备，只知道是eth设备，但不知道具体的标号，此时可通过传递eth%d作为name参数，由内核完成具体的分配流程;setup，设置函数，此函数用于初始化net_device的部分字段，主要用于一些具有某种共同特性字段的初始化，比如对于以太网设备，其MTU等字段具有相同的值，因此可通过ether_setup来完成公共字段的初始化。
对于Ethernet设备为例，其注册流程如上图所示，首先通过调用alloc_netdev的包裹函数，alloc_etherdev，来完成net_device函数的分配以及部分数据的初始化;接下来，通过netdev_boot_setup_check函数来检查加载内核时用户是否提供了任何引导期间参数;最终，新的设备net_device实例会利用register_netdevice插入至网络设备数据库。 PS：对于系统中的所有net_device数据结构存在于三张表中，一个是全局的列表dev_base，另外两张hash表dev_name_head、dev_index_head。dev_base实例的全局列表能够方便内核浏览设备;dev_name_head是以设备名为索引，方面通过dev的名称搜寻到设备的dev结构;dev_index_head是以设备的ID，dev->ifindex为索引，方面通过设备的ID来搜寻设备的。 对于一个完整的net_device结构的注册，register_netdevice实际上只完成了一部分工作，而将剩余部分的工作让netdev_run_todo予以完成。
对于register_netdev函数的功能主要包括： 。。。to be continued! |
