Linux 網卡驅動核心機制深度解析：以 NE2000 為例

網絡設備模型概覽

• 介面：物理網卡或虛擬設備（如 loopback），提供統一操作集合收發封包。
• device 結構：每個介面對應一個 struct device，掛在全域鏈表 dev_base 上。
• sk_buff：統一封包緩衝結構，靈活增刪協議首部，貫穿驅動到協議棧。
• 命名慣例：ethN(乙太網)、trN(令牌環)、pppN、lo(回送)等。

struct device 核心欄位詳解

關鍵函數指針（驅動必須實作）

基本操作

• init：僅調用一次，探測硬體、填寫 device、分配 priv、註冊 IRQ/I/O。
• open：啟用介面，申請資源、啟動硬體、MOD_INC_USE_COUNT。
• stop：停用介面，釋放資源、MOD_DEC_USE_COUNT。
• hard_start_xmit：硬體發送封包核心邏輯（檢查 tbusy、填充硬體、釋放 skb）。
• hard_header / rebuild_header：構建/重建 MAC 首部（乙太網用通用 eth_header）。
• get_stats：回傳統計資料供 ifconfig/netstat 顯示。

可選操作

• set_multicast_list、set_mac_address、do_ioctl、set_config、change_mtu 等。

初始化兩種模式

模組初始化模式

insmod → init_module()
  → 設定 dev->init = ne_probe
  → register_netdev(dev)
    → 檢查/分配名稱
    → 呼叫 dev->init() (ne_probe → ne_probe1 → ethdev_init → ether_setup)
    → 成功則掛入 dev_base 鏈表尾部

啟動初始化模式

核心啟動時，dev_base 預載所有支援驅動的 device 靜態結構（含 probe 函數指標），net_dev_init() 遍歷鏈表逐一呼叫 init()，失敗者從鏈表移除。預設僅自動探測第一塊乙太網卡 (eth0)。

封包收發流程

發送路徑

協議層 → dev_queue_xmit() → dev->hard_start_xmit() (ei_start_xmit)
  → 檢查 tbusy/逾時重置 → 屏蔽中斷 → ei_block_output() 複製資料到硬體
  → NS8390_trigger_send() 觸發發送 → 更新 trans_start、tbusy → 釋放 skb

接收路徑（中斷驅動）

硬體收到封包 → 發出 IRQ → ei_interrupt()
  → 讀取 ISR 判斷中斷來源
  → 接收中斷 → ei_receive()
    → dev_alloc_skb() 分配緩衝
    → skb_reserve(skb,2) 對齊 IP 首部
    → ei_block_input() 從硬體讀資料
    → eth_type_trans() 判斷協議類型
    → netif_rx(skb) 送入協議棧
  → 發送完成中斷 → ei_tx_intr() 清 tbusy 準備下次
  → 錯誤處理 → ei_tx_err()/ei_rx_overrun()

最小驅動檢查清單

1. 探測與初始化函數 (init / init_module)
2. open / stop
3. hard_start_xmit
4. 中斷服務程式 (request_irq 註冊)

來源：「aban3rd的酒壺」博客，謝絕轉載。原文含詳細代碼註釋與流程圖。