半虚拟化网卡驱动虚拟网卡驱动安装

转载

mob64ca1400133b 2024-06-06 22:32:58

文章标签 半虚拟化网卡驱动 #include linux 驱动程序 文章分类 虚拟化云计算

在Linux系统中的驱动程序分为三大类：字符设备、块设备和网络设备。网络设备采用socket编程，并不需要打开什么设备。网络设备驱动程序中分为很多层，最下面的一层是与硬件相关的，也是我们所关心的，其它层都是纯软件的概念，与协议相关。最下面的一层只需要实现两个功能：实现收和发送数据。

网卡驱动程序框架:

app:  socket
--------------------------------------------------
           ---------------
           --------------- 若干层网络协议--纯软件
           ---------------
           ---------------
hard_start_xmit||  /\ 
               \/  ||  netif_rx   sk_buff
           ---------------
          硬件相关的驱动程序(要提供hard_start_xmit, 有数据时要用netif_rx上报)           
--------------------------------------------------
               硬件

我们这样表示驱动程序的实现过程：
1. 分配一个net_device结构体
2. 设置:
2.1 发包函数: hard_start_xmit
2.2 收到数据时(在中断处理函数里)用netif_rx上报数据
2.3 其他设置
3. 注册: register_netdevice

下面开始真正写一个虚拟网卡驱动程序。

#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/etherdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/in.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/bitops.h>
#include <linux/delay.h>

#include <asm/system.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/irq.h>

static struct net_device *vnet_dev;

static int virt_net_init(void)
{
    /* 1. 分配一个net_device结构体 */
    vnet_dev = alloc_netdev(0, "vnet%d", ether_setup);;  /* alloc_etherdev */

    /* 2. 设置 */

    /* 3. 注册 */
    register_netdev(vnet_dev);

    return 0;
}

static void virt_net_exit(void)
{
    unregister_netdev(vnet_dev);
    free_netdev(vnet_dev);
}

module_init(virt_net_init);
module_exit(virt_net_exit);

MODULE_AUTHOR
MODULE_LICENSE("GPL");

这就是一个最简单的驱动程序。装上这个驱动程序后，进行一下操作

1. insmod virt_net.ko
2. ifconfig vnet0 3.3.3.3
   ifconfig // 查看
3. ping 3.3.3.3  // 会发现成功   
   ping 3.3.3.4  // 会发现死机

由此可以看出，虽然我们还没有提供发包和收包的函数，但ping自己竟然可以成功，说明ping自己的时候没有经过驱动程序最下面的那一层，ip只是一个纯软件的概念，跟硬件毫无关系。
现在我们添加发包函数：

static struct net_device *vnet_dev;

static int virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
    static int cnt = 0;
    printk("virt_net_send_packet cnt = %d\n", ++cnt);
    return 0;
}


static int virt_net_init(void)
{
    /* 1. 分配一个net_device结构体 */
    vnet_dev = alloc_netdev(0, "vnet%d", ether_setup);;  /* alloc_etherdev */

    /* 2. 设置 */
    vnet_dev->hard_start_xmit = virt_net_send_packet;

    /* 3. 注册 */
    //register_netdevice(vnet_dev);
    register_netdev(vnet_dev);

    return 0;
}

static void virt_net_exit(void)
{
    unregister_netdev(vnet_dev);
    free_netdev(vnet_dev);
}

module_init(virt_net_init);
module_exit(virt_net_exit);

MODULE_AUTHOR
MODULE_LICENSE("GPL");

当ping 3.3.3.4的时候发现打印出了信息。
接下来添加MAC地址和统计信息：

#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/etherdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/in.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/bitops.h>
#include <linux/delay.h>

#include <asm/system.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/irq.h>

static struct net_device *vnet_dev;

static int virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
    static int cnt = 0;
    printk("virt_net_send_packet cnt = %d\n", ++cnt);

    /* 对于真实的网卡, 把skb里的数据通过网卡发送出去 */

    /* 更新统计信息 */
    dev->stats.tx_packets++;
    dev->stats.tx_bytes += skb->len;

    return 0;
}


static int virt_net_init(void)
{
    /* 1. 分配一个net_device结构体 */
    vnet_dev = alloc_netdev(0, "vnet%d", ether_setup);;  /* alloc_etherdev */

    /* 2. 设置 */
    vnet_dev->hard_start_xmit = virt_net_send_packet;

    /* 设置MAC地址 */
    vnet_dev->dev_addr[0] = 0x08;
    vnet_dev->dev_addr[1] = 0x89;
    vnet_dev->dev_addr[2] = 0x89;
    vnet_dev->dev_addr[3] = 0x89;
    vnet_dev->dev_addr[4] = 0x89;
    vnet_dev->dev_addr[5] = 0x11;



    /* 3. 注册 */

    register_netdev(vnet_dev);

    return 0;
}

static void virt_net_exit(void)
{
    unregister_netdev(vnet_dev);
    free_netdev(vnet_dev);
}

module_init(virt_net_init);
module_exit(virt_net_exit);

MODULE_AUTHOR
MODULE_LICENSE("GPL");

这样，当我们ping 3.3.3.4的时候，会发现统计信息已经加上。

接下里，我们构造一个假的包，然后上报。

#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/etherdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/in.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/bitops.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ip.h>

#include <asm/system.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/irq.h>

static struct net_device *vnet_dev;

static void emulator_rx_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
    /* 参考LDD3 */
    unsigned char *type;
    struct iphdr *ih;
    __be32 *saddr, *daddr, tmp;
    unsigned char   tmp_dev_addr[ETH_ALEN];
    struct ethhdr *ethhdr;

    struct sk_buff *rx_skb;

    // 从硬件读出/保存数据
    /* 对调"源/目的"的mac地址 */
    ethhdr = (struct ethhdr *)skb->data;
    memcpy(tmp_dev_addr, ethhdr->h_dest, ETH_ALEN);
    memcpy(ethhdr->h_dest, ethhdr->h_source, ETH_ALEN);
    memcpy(ethhdr->h_source, tmp_dev_addr, ETH_ALEN);

    /* 对调"源/目的"的ip地址 */    
    ih = (struct iphdr *)(skb->data + sizeof(struct ethhdr));
    saddr = &ih->saddr;
    daddr = &ih->daddr;

    tmp = *saddr;
    *saddr = *daddr;
    *daddr = tmp;

    //((u8 *)saddr)[2] ^= 1; /* change the third octet (class C) */
    //((u8 *)daddr)[2] ^= 1;
    type = skb->data + sizeof(struct ethhdr) + sizeof(struct iphdr);
    //printk("tx package type = %02x\n", *type);
    // 修改类型, 原来0x8表示ping
    *type = 0; /* 0表示reply */

    ih->check = 0;         /* and rebuild the checksum (ip needs it) */
    ih->check = ip_fast_csum((unsigned char *)ih,ih->ihl);

    // 构造一个sk_buff
    rx_skb = dev_alloc_skb(skb->len + 2);
    skb_reserve(rx_skb, 2); /* align IP on 16B boundary */  
    memcpy(skb_put(rx_skb, skb->len), skb->data, skb->len);

    /* Write metadata, and then pass to the receive level */
    rx_skb->dev = dev;
    rx_skb->protocol = eth_type_trans(rx_skb, dev);
    rx_skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY; /* don't check it */
    dev->stats.rx_packets++;
    dev->stats.rx_bytes += skb->len;

    // 提交sk_buff
    netif_rx(rx_skb);
}

static int virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
    static int cnt = 0;
    printk("virt_net_send_packet cnt = %d\n", ++cnt);

    /* 对于真实的网卡, 把skb里的数据通过网卡发送出去 */
    netif_stop_queue(dev); /* 停止该网卡的队列 */
    /* ...... */           /* 把skb的数据写入网卡 */

    /* 构造一个假的sk_buff,上报 */
    emulator_rx_packet(skb, dev);

    dev_kfree_skb (skb);   /* 释放skb */
    netif_wake_queue(dev); /* 数据全部发送出去后,唤醒网卡的队列 */

    /* 更新统计信息 */
    dev->stats.tx_packets++;
    dev->stats.tx_bytes += skb->len;

    return 0;
}


static int virt_net_init(void)
{
    /* 1. 分配一个net_device结构体 */
    vnet_dev = alloc_netdev(0, "vnet%d", ether_setup);;  /* alloc_etherdev */

    /* 2. 设置 */
    vnet_dev->hard_start_xmit = virt_net_send_packet;

    /* 设置MAC地址 */
    vnet_dev->dev_addr[0] = 0x08;
    vnet_dev->dev_addr[1] = 0x89;
    vnet_dev->dev_addr[2] = 0x89;
    vnet_dev->dev_addr[3] = 0x89;
    vnet_dev->dev_addr[4] = 0x89;
    vnet_dev->dev_addr[5] = 0x11;

    /* 设置下面两项才能ping通 */
    vnet_dev->flags           |= IFF_NOARP;
    vnet_dev->features        |= NETIF_F_NO_CSUM;   

    /* 3. 注册 */
    //register_netdevice(vnet_dev);
    register_netdev(vnet_dev);

    return 0;
}

static void virt_net_exit(void)
{
    unregister_netdev(vnet_dev);
    free_netdev(vnet_dev);
}

module_init(virt_net_init);
module_exit(virt_net_exit);

MODULE_AUTHOR
MODULE_LICENSE("GPL");

其中，emulator_rx_packet 参考LDD3 ，可以不必深究。装载好驱动之后，会发现已经可以ping通了。

本文章为转载内容，我们尊重原作者对文章享有的著作权。如有内容错误或侵权问题，欢迎原作者联系我们进行内容更正或删除文章。