【C语言】linux内核napi_gro_receive和netif_napi_add

news/2024/4/23 17:24:20/文章来源:https://blog.csdn.net/eidolon_foot/article/details/136298896

napi_gro_receive

一、注释

// napi_gro_receive是网络设备接口的一个函数,它被NAPI(New API)网络轮询机制使用,用于接收和处理接收到的数据包。
// 这个函数通过通用接收分组(GRO,Generic Receive Offload)技术来合并多个接收到的数据包,以减少CPU的使用率并提高吞吐量。
gro_result_t napi_gro_receive(struct napi_struct *napi, struct sk_buff *skb)
{// 将skb(socket buffer,数据包缓冲区)关联到当前的napi结构skb_mark_napi_id(skb, napi);// 记录跟踪点,通知开始接收GRO数据包的操作(若系统编译时启用了跟踪点的话)trace_napi_gro_receive_entry(skb);// 重置数据包的GRO偏移量,准备对其进行GRO处理skb_gro_reset_offset(skb);// 调用dev_gro_receive函数来处理具体的GRO逻辑// 并使用napi_skb_finish来处理dev_gro_receive返回的结果,完成GRO处理return napi_skb_finish(dev_gro_receive(napi, skb), skb);
}
// 导出napi_gro_receive符号,使得它可以被模块化的内核代码使用
EXPORT_SYMBOL(napi_gro_receive);

这个函数的作用是将一个接收到的`skb`(数据包缓冲区)与一个`napi`结构(代表网络设备的轮询机制)相关联,并对数据包进行处理以适配GRO。处理后,数据包可能会被合并(分组到一起)以提高网络的处理效率。其中涉及到的跟踪点(如`trace_napi_gro_receive_entry`)用于网络调试和性能分析,如果内核配置支持ftrace或其他调试工具时会生成相应的跟踪信息。最后,`EXPORT_SYMBOL`宏确保了该函数可以被其他内核模块调用。

二、讲解

这段代码是Linux内核网络栈中处理接收包的函数,其主要作用是进行通用接收分段(Generic Receive Offload,简称GRO)的处理。以下是对该函数的中文讲解:

// 定义函数napi_gro_receive,gro_result_t是GRO处理结果的类型,该函数用于处理接收到的网络包
gro_result_t napi_gro_receive(struct napi_struct *napi, struct sk_buff *skb)
{// 将此skb(socket缓冲区)与当前的NAPI(New API,一种提高网络接收性能的接口)上下文关联起来skb_mark_napi_id(skb, napi);// 跟踪函数napi_gro_receive起始的相关信息,用于事件调试trace_napi_gro_receive_entry(skb);// 重置skb中用于GRO处理的偏移指示,准备进行聚合处理skb_gro_reset_offset(skb);// 将skb传递给dev_gro_receive函数进行具体的GRO处理,并通过napi_skb_finish函数处理dev_gro_receive的结果// dev_gro_receive函数负责将多个分段的数据包聚合成一个大的数据包,以提高处理效率return napi_skb_finish(dev_gro_receive(napi, skb), skb);
}
// 通过EXPORT_SYMBOL宏导出napi_gro_receive符号,允许其他模块调用这个函数
EXPORT_SYMBOL(napi_gro_receive);

大致流程为:
1. 当网络包通过napi结构接收时,首先标记该网络包与napi的关联,这一步有助于后续处理该包时保持上下文信息。
2. 如果内核配置了事件追踪,记录接收事件的起始状态,以便于开发者调试。
3. 重置网络包的GRO偏移量,准备进行后续的聚合处理。
4. 然后将网络包传递给`dev_gro_receive`实现GRO处理,这个函数的工作是尝试把多个类似的数据包合并为一个大的数据包,从而减少每个数据包的处理开销,提高整体性能。
5. 最后处理聚合结果,并使用`napi_skb_finish`返回处理后的网络包。
此函数通常被网络设备驱动在其NAPI轮询函数中调用,用来处理数据包的接收和聚合工作。通过这种方式,可以显著提高数据包接收的效率,特别是在高速网络接口上。

netif_napi_add

一、中文注释

/*** netif_napi_add - 将NAPI结构添加到网络设备中* @dev: 指向与NAPI关联的网络设备结构体的指针* @napi: 指向要添加的NAPI结构体的指针* @poll: 指向在轮询模式下处理网络数据包的函数的指针* @weight: 定义在单个poll调用中NAPI结构体可以处理的网络数据包的最大数量** 此函数初始化NAPI结构体并将其添加到网络设备的napi_list中。* 在网络设备注册期间,通常需要调用此函数以为设备设置轮询模式处理。*/
void netif_napi_add(struct net_device *dev, struct napi_struct *napi,int (*poll)(struct napi_struct *, int), int weight)
{// 初始化NAPI结构体的poll_listINIT_LIST_HEAD(&napi->poll_list);// 初始化高精度定时器hrtimer_init(&napi->timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL_PINNED);// 设置定时器触发的函数为napi_watchdognapi->timer.function = napi_watchdog;// 初始化NAPI的GRO(Generic Receive Offload)散列init_gro_hash(napi);// 将NAPI结构体的skb成员初始化为NULLnapi->skb = NULL;// 设置NAPI结构体的轮询函数napi->poll = poll;// 检查传入的weight值是否超过了NAPI_POLL_WEIGHT的最大值if (weight > NAPI_POLL_WEIGHT)pr_err_once("netif_napi_add() called with weight %d on device %s\n",weight, dev->name);// 设置NAPI结构体的权重napi->weight = weight;// 将NAPI结构体添加到网络设备的napi_list中list_add(&napi->dev_list, &dev->napi_list);// 将NAPI结构体与网络设备关联napi->dev = dev;#ifdef CONFIG_NETPOLL// 初始化poll_owner字段,用于网络轮询控制napi->poll_owner = -1;
#endif// 设置NAPI结构体的状态为SCHED(表示已经安排了轮询)set_bit(NAPI_STATE_SCHED, &napi->state);// 将NAPI结构体添加到全局的hash表中napi_hash_add(napi);
}

二、讲解

这个`netif_napi_add`函数是Linux网络驱动程序中使用的,用来初始化和添加一个NAPI结构到指定的网络设备中。NAPI是“New API”的简称,是用来改善网络驱动处理高速数据包的一种机制。下面是该函数的讲解:

void netif_napi_add(struct net_device *dev, struct napi_struct *napi,int (*poll)(struct napi_struct *, int), int weight)
{// 初始化napi结构中的poll_list链表头INIT_LIST_HEAD(&napi->poll_list);// 初始化napi结构中的高分辨率定时器hrtimer_init(&napi->timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL_PINNED);// 设置高分辨率定时器的回调函数为napi_watchdognapi->timer.function = napi_watchdog;// 初始化接收分组的散列表(用于GRO, 即通用接收分组)init_gro_hash(napi);// 把napi结构中的skb指针置为空napi->skb = NULL;// 设置NAPI结构的poll回调函数napi->poll = poll;// 如果权重大于NAPI_POLL_WEIGHT(定义的最大权重),打印错误信息。权重用来限制poll函数一次处理的最大数据包数量if (weight > NAPI_POLL_WEIGHT)pr_err_once("netif_napi_add() called with weight %d on device %s\n",weight, dev->name);// 设置NAPI结构的权重napi->weight = weight;// 将这个NAPI结构添加到网络设备napi_list的末尾list_add(&napi->dev_list, &dev->napi_list);// 将网络设备指针保存到NAPI结构中napi->dev = dev;// 如果有配置NETPOLL(一种网络轮询模式),则初始化poll_owner为-1
#ifdef CONFIG_NETPOLLnapi->poll_owner = -1;
#endif// 设置NAPI状态为"已调度"(表示这个NAPI结构已经被加入到系统中并且可以被调度执行)set_bit(NAPI_STATE_SCHED, &napi->state);// 将NAPI结构添加到全局的哈希表中,这样它就可以被网络子系统正确地管理和调度了napi_hash_add(napi);
}

总的来说,此函数用于设置网络设备的NAPI结构,配置必要的参数和函数指针,并将其注册到系统中,使得在接收网络数据包时,可以使用这个NAPI结构来调用相关函数处理数据包。这可以降低中断频率,提升网络吞吐性能。

相关链接:

【C语言】linux内核ipoib模块 - ipoib_napi_add-CSDN博客

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