【C语言】linux内核ipoib模块 - ipoib_netdev_ops_pf结构

一、ipoib_netdev_ops_pf结构

static const struct net_device_ops ipoib_netdev_ops_pf = {
    .ndo_init        = ipoib_ndo_init,
    .ndo_uninit      = ipoib_ndo_uninit,
    .ndo_open        = ipoib_open,
    .ndo_stop        = ipoib_stop,
    .ndo_change_mtu      = ipoib_change_mtu,
    .ndo_fix_features    = ipoib_fix_features,
    .ndo_start_xmit      = ipoib_start_xmit,
    .ndo_tx_timeout      = ipoib_timeout,
    .ndo_set_rx_mode     = ipoib_set_mcast_list,
    .ndo_get_iflink      = ipoib_get_iflink,
    .ndo_set_vf_link_state   = ipoib_set_vf_link_state,
    .ndo_get_vf_config   = ipoib_get_vf_config,
    .ndo_get_vf_stats    = ipoib_get_vf_stats,
    .ndo_set_vf_guid     = ipoib_set_vf_guid,
    .ndo_set_mac_address     = ipoib_set_mac,
    .ndo_get_stats64     = ipoib_get_stats,
    .ndo_do_ioctl        = ipoib_ioctl,
};

这段代码定义了`ipoib_netdev_ops_pf`结构，它是一个`net_device_ops`结构体，专门用于在InfiniBand网络接口卡中实现IP over InfiniBand (IPoIB) 的网络设备操作。`net_device_ops`是Linux内核网络子系统中定义的一种结构体，它包含一系列函数指针，这些指针代表了网络设备必须或可以提供的各种操作，例如初始化、数据包发送和统计信息获取等。
下面逐项解释这个结构体中各个函数指针的作用：
- .ndo_init: 这个函数负责网络设备初始化过程，被赋值为`ipoib_ndo_init`。它在网络设备注册到内核中时调用。
- .ndo_uninit: 这个函数在网络设备注销时调用，执行清理操作，被赋值为`ipoib_ndo_uninit`。
- .ndo_open: 当网络设备被激活或打开时调用该函数，即`ipoib_open`，负责启动设备。
- .ndo_stop: 对应`ipoib_stop`函数，当网络设备停止或关闭时调用，用于终止设备。
- .ndo_change_mtu: 这个函数允许修改网络设备的最大传输单元（MTU），即`ipoib_change_mtu`。
- .ndo_fix_features: 该函数用于固定或调整网络设备的特性，由`ipoib_fix_features`实现。
- .ndo_start_xmit: 当有数据包需要发送时，数据包被传递给此函数处理，这里是`ipoib_start_xmit`。
- .ndo_tx_timeout: 当网络设备在发送数据包时超时，`ipoib_timeout`函数被调用来处理该情况。
- .ndo_set_rx_mode: 此函数用于设置接收模式，如多播过滤等，对应`ipoib_set_mcast_list`。
- .ndo_get_iflink: 用于获取设备接口连接的索引，实现为`ipoib_get_iflink`。
- .ndo_set_vf_link_state: 用于设置虚拟功能(VF,Virtual Function)的链接状态，与SR-IOV相关，函数为`ipoib_set_vf_link_state`。
- .ndo_get_vf_config: 获取VF的配置信息，由`ipoib_get_vf_config`实现。
- .ndo_get_vf_stats: 提供VF的统计信息，实现为`ipoib_get_vf_stats`。
- .ndo_set_vf_guid: 用于设置VF的全局唯一标识符(GUID)，对应`ipoib_set_vf_guid`。
- .ndo_set_mac_address: 设置网络接口的MAC地址，由`ipoib_set_mac`负责实现。
- .ndo_get_stats64: 获取网络设备的统计信息（使用64位计数器），实现为`ipoib_get_stats`。
- .ndo_do_ioctl: 处理网络设备特定的控制命令，这些命令来自用户空间的应用程序，由`ipoib_ioctl`处理。
代码片段中只显示了函数指针的赋值，没有函数的实现。每个函数的实现细节包含在它们各自对应的函数定义中。这些函数提供了设备驱动需要与内核网络栈交互的所有必要接口，使得InfiniBand网络设备可以集成进Linux的网络模型中。 

二、用户空间触发网络传输

1. 通常的用户空间触发网络传输

调用内核空间的网络设备驱动函数（如 ipoib_start_xmit）直接从用户空间应用程序是做不到的，因为用户空间与内核空间存在一个很明显的界限，出于安全和稳定性的考虑，普通的用户空间程序没有权限直接执行内核代码或访问内核数据结构。
内核网络设备驱动的函数（如传输函数 ndo_start_xmit）通常是由内核网络栈在适当的时机调用的。例如，当网络栈决定将一个数据包发出时，它会调用关联网络设备的 ndo_start_xmit 函数。

用户空间程序通常使用标准的系统调用（如 send、`sendto`、`write` 等）来发送数据，这些系统调用由操作系统提供的网络API封装，最终导致内核网络栈调用设备驱动的 ndo_start_xmit 函数。

如果想要从用户空间触发网络传输，应该遵循正常的网络编程实践：
（1）使用系统调用如 socket(), connect(), send(), write() 等来初始化一个socket并发送数据。
（2）对于原始socket或需要更低级别控制的场景，使用标准的Linux网络API或直接的socket编程技术来处理。

2. 用户空间影响内核行为或与内核模块通信

但是，如果出于某些特殊原因需要从用户空间影响内核行为或与内核模块通信，以下方法可以被考虑：
（1） Netlink Sockets：Netlink是一种在内核空间和用户空间之间交换信息的机制，常用于网络配置。
（2） IOCTL/Netlink 命令：编写自定义的IOCTL或Netlink命令，用户空间程序可以通过这些显式定义的接口与内核模块交互。
（3）Procfs/sysfs：利用proc文件系统或sys文件系统在用户空间程序和内核模块之间交换信息。
（4）字符设备（Char Device）：创建一个字符设备让用户空间程序进行读写操作，内核模块可以对这些操作进行响应。
上述涉及到内核空间的操作需要具备编写内核代码的能力，并且能够安全地修改或扩展内核模块。这通常是为了系统管理员或内核开发者所保留的，因为这样的操作可能会带来安全风险和系统稳定性问题。所以，在尝试如此低级别的交互之前，请确保确实需要这么做，并充分了解所涉及的复杂性和潜在风险。