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 linux 多态设备驱动程序设计 张宇，高锦春，胡鹤飞，袁东明** （北京邮电大学电子工程学院，北京 100876） 5 10 15 20 25 30 35 40 摘要：随着互联网的飞速发展，互联网应用对于数据传输速率的要求越来越高。传统的数据 包接收过程由于需要经过复杂的内核协议栈，影响了接收的速率。在很多对传输速率要求较 高的应用中都尽量绕过内核协议栈实现数据接收。本文旨在开发一种设备驱动可以将一个网 络硬件设备在操作系统中映射成网络设备和字符设备两种形态，提供传统的数据包接收和跨 协议栈的数据包捕获两种功能，并向应用层提供寄存器配置功能可是实时的切换两种工作模 式。 关键词：linux 设备驱动；数据包捕获；缓存区预分配；内存映射 中图分类号：TP316 Design of Multi-state Device Driver in Linux ZHANG Yu, GAO Jinchun, HU Hefei, YUAN Dongming (School of Electronic Engineering,Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876) Abstract: As the development of Internet ,the requirement for the data transfer speed gets higher and higher. The traditional packet receiving is a complex process due to the kernel stack, affecting the rate of the packet capture.many applications which have a high requirement for the data transfer speed find a new way to receive the packets without crossing the core protocol stack. This paper aims to develop a device driver can make a network hardware device appear two forms in the operating system :network device and character device.So this driver can provide traditional packet receiving and cross-protocol stack packet-capture,two functions for the application layer. This dirver also provides real-time register configuration function, for switching between two modes. Keywords: linux devce dirver; packet capture; pre-allocated buffer; memory map 0 引言 Linux 作为 unix 操作系统的一个变种，其内核源码完全开放，具有开放性，高效性，稳 定型等优点，其应用也越来越广泛。当前约有 70%的网络服务器都使用 linux 操作系统。Linux 设备驱动是联系 linux 操作系统和硬件外设的纽带，属于 linux 内核开发范畴。Linux 设备驱 动分为三种：字符设备驱动，块设备驱动和网络设备驱动，本文我们主要关心的是网络设备 驱动和字符驱动设备。当把设备抽象为一个网络设备时，该设备完成经协议栈的网络数据的 收发功能。在提高传输速率方面我们摒弃了传统的中断式收发，采用更有效的 DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）传输。当把设备抽象为一个字符设备时，通过/dev 目录下 的设备名称对设备做类似于文件的操作。通过这种方式可以获得不经协议栈的原始数据，提 供给上层进行数据分析或者应用层实现的协议栈处理。优秀的设备驱动既可以提高硬件设备 的性能表现，又能为应用层软件提供所需的服务接口。而多态设备驱动可以为单一硬件设备 提供多种类型的功能，充分发挥硬件的性能。因此，多态设备驱动是一个值得深入研究的课 题。 作者简介：张宇，（1986-），男，硕士研究生，主要研究方向：接入网协议，linux 设备驱动。 通信联系人：高锦春，（1962-），女，教授，主要研究方向：无线通信关键技术、通信系统可靠性. E-mail: