我这里描述的只是2层的处理。
首先，我们来看softnet_data这个结构，每个cpu都有这样的一个队列，它主要是用来存储incoming frame。由于他是每个cpu都有一个队列，因此在不同的cpu之间我们就不要任何锁来控制并发的处理这个帧队列。我们在操作系统层要取得帧数据，都是通过这个数据来读取。
/* * Incoming packets are placed on per-cpu queues so that * no locking is needed. */struct softnet_data{///qdisc是queueing discipline的简写，也就是排队规则，就是我们经常说的qos.这里也就是输出帧的控制。 struct Qdisc *output_queue;///当输入帧被驱动取得之前，就保存在这个队列里，这里要注意，这个只是非napi的驱动才会这样，而napi的驱动则是有自己的私有的队列。 struct sk_buff_head input_pkt_queue;///表示有输入帧待处理的设备链表。 struct list_head poll_list;///表示已经成功被传递出的帧的链表。 struct sk_buff *completion_queue;///用来兼容非napi的驱动。 struct napi_struct backlog;#ifdef CONFIG_NET_DMA struct dma_chan *net_dma;#endif};
这张图很好的表示了coy的softnet_data结构和网络设备的关系：
[img]/upload/attachment/102259/b51467ca-ad16-37f3-bee3-f54d415fc00b.jpg[/img]
接下来我们来看它的初始化：
static int __init net_dev_init(void){.............................. for_each_possible_cpu(i) { struct softnet_data *queue;///取每一个cpu的队列，并初始化。 queue = &per_cpu(softnet_data, i); skb_queue_head_init(&queue->input_pkt_queue); queue->completion_queue = NULL; INIT_LIST_HEAD(&queue->poll_list);///这里我们就很清楚的看到backlog的功能了，由于napi的驱动都会有一个poll的虚函数，而非napi是没有的，因此这里会给所有的非napi的驱动赋值一个默认的处理方法。 queue->backlog.poll = process_backlog; queue->backlog.weight = weight_p; }............................................... return rc;}
当一个新的帧的到达之后，内核处理的函数有两种(其实也就是2层的处理，当处理完后，就将帧扔到3层)：
1 老的netif_rx函数
2 新的napi接口。
首先来介绍napi。
简单来说就是，当内核还在处理一个帧的时候，有另外的帧到来，这时napi不需要再执行中断，而是保持轮询设备的输入队列，从而取得新到的帧，当队列为空时，退出轮询。重新打开中断。
napi的数据结构：
struct napi_struct { /* The poll_list must only be managed by the entity which * changes the state of the NAPI_STATE_SCHED bit. This means * whoever atomically sets that bit can add this napi_struct * to the per-cpu poll_list, and whoever clears that bit * can remove from the list right before clearing the bit. *////有新的帧等到被执行的设备链表，这个链表的头就是softnet_data->poll_list. struct list_head poll_list;///napi的状态 unsigned long state;///也就是表示分配给此napi的所能处理的帧的限额。 int weight;///从设备的输入队列中取得数据的虚函数。 int (*poll)(struct napi_struct *, int);#ifdef CONFIG_NETPOLL spinlock_t poll_lock; int poll_owner; struct net_device *dev; struct list_head dev_list;#endif};
下面的这张图可以看出napi和net_rx_action(软中断处理函数)的关系：
[img]/upload/attachment/102261/f05fd226-6862-33ae-bdad-e05586b6b7f7.jpg[/img]
接下来我们来看一下内核如何把老的驱动模型和napi统一到一起，关键的数据结构就是我们上面讲的softnet_data的backlog结构。
先来看下napi和非napi驱动的区别：
[img]/upload/attachment/102265/96192b2a-485a-37db-bde7-fa7ffca58676.jpg[/img]
这里很清楚的看到在飞napi的驱动中，要调用netif_rx函数，然后再调用netif_rx_schedule来把所需处理的帧交给软中断处理链表。
我们来看它的实现:
int netif_rx(struct sk_buff *skb){ struct softnet_data *queue; unsigned long flags; /* if netpoll wants it, pretend we never saw it */ if (netpoll_rx(skb)) return NET_RX_DROP;///得到帧被接收的时间 if (!skb->tstamp.tv64) net_timestamp(skb); /* * The code is rearranged so that the path is the most * short when CPU is congested, but is still operating. *////保存当前的状态设备状态。 local_irq_save(flags);///取得当前cpu的softnet_data数据 queue = &__get_cpu_var(softnet_data);///将被当前cpu所接受的总帧的数目加一。 __get_cpu_var(netdev_rx_stat).total++;///监测设备是否还有空间来存储帧，如果空间已满，表示网络阻塞严重，则返回一个错误，此后cpu将丢掉再来的帧。 if (queue->input_pkt_queue.qlen <= netdev_max_backlog) { if (queue->input_pkt_queue.qlen) {enqueue:///这个帧被加入到softnet_data的输入队列。并返回成功。 __skb_queue_tail(&queue->input_pkt_queue, skb); local_irq_restore(flags); return NET_RX_SUCCESS; }///当队列是空的时候，表明这个队列并没有被软中断所schedule，因此我们需要将此队列加入到软中断的处理链表中。可以看到加入的正好是backlog，由于调用netif_rx的是非napi的驱动，因此backlog就是初始化时的process_backlog函数。 napi_schedule(&queue->backlog); goto enqueue; } __get_cpu_var(netdev_rx_stat).dropped++; local_irq_restore(flags); kfree_skb(skb); return NET_RX_DROP;}
然后我们来看网络代码最核心的一个函数net_rx_action 也就是软中断(NET_RX_SOFTIRQ)的处理函数：
static void net_rx_action(struct softirq_action *h){///得到设备链表 struct list_head *list = &__get_cpu_var(softnet_data).poll_list;///执行开始时间 unsigned long start_time = jiffies;///当前所要处理的帧的最大数目。这个数目一定要限制，因为我们不能在此软中断耗费太多的时间。 int budget = netdev_budget; void *have;///关闭中断 local_irq_disable();///开始循环处理设备链表 while (!list_empty(list)) { struct napi_struct *n; int work, weight;///当处理完所需处理的帧，或者时间超时，则直接退出。 if (unlikely(budget <= 0 || jiffies != start_time)) goto softnet_break; local_irq_enable();///取出设备的napi数据结构。 n = list_entry(list->next, struct napi_struct, poll_list);///加锁( 自旋锁) have = netpoll_poll_lock(n); weight = n->weight; work = 0;///测试napi的状态，只有为NAPI_STATE_SCHED状态时，我们才能调用napi的poll方法。它会返回所处理的帧的数目。 if (test_bit(NAPI_STATE_SCHED, &n->state)) work = n->poll(n, weight); WARN_ON_ONCE(work > weight);///得到还需处理的帧的数目 budget -= work; local_irq_disable();///当处理的帧等于分配给此设备的处理帧的限额，则进行相关处理 if (unlikely(work == weight)) { if (unlikely(napi_disable_pending(n))) __napi_complete(n); else///移除设备队列。 list_move_tail(&n->poll_list, list); } netpoll_poll_unlock(have); }out: local_irq_enable();...................................... return;softnet_break: __get_cpu_var(netdev_rx_stat).time_squeeze++; __raise_softirq_irqoff(NET_RX_SOFTIRQ); goto out;}
下来我们来看process_backlog函数，这个函数也就是非napi的驱动的默认poll的实现，napi的驱动的poll的实现，与它大体类似。
static int process_backlog(struct napi_struct *napi, int quota){///得到一些初始化值。 int work = 0; struct softnet_data *queue = &__get_cpu_var(softnet_data); unsigned long start_time = jiffies; napi->weight = weight_p;///进入循环处理。 do { struct sk_buff *skb; local_irq_disable();///得到输入队列。 skb = __skb_dequeue(&queue->input_pkt_queue); if (!skb) {///如果输入队列为空，则设置此napi的标志，并退出。 __napi_complete(napi); local_irq_enable(); break; } local_irq_enable();///处理输入帧，也就是进行一些2层的处理从而发给三层。 netif_receive_skb(skb); } while (++work < quota && jiffies == start_time);///设备处理帧的配额已经完成，或者时间太长，则退出。 return work;}
