一、CRC校验
CRC(Cyclic Redundancy Check) 循环冗余校验码 1 常用于数字网络和存储设备的检错，来保证数据的完整性。以太网数据包的最后四个字节被认为是帧校验序列(Frame Check Sequence FCS)，通过对前面所有数据的计算得到一个 4 字节的值，发送前写入 FCS 字段，接收方收到后重新进行计算，如果计算结果不匹配（数据计算结果不为零）则认为数据在传输的过程中出错，如果出错则丢弃数据包；计算方法如下：
#define CRC_POLY 0xEDB88320
u32 eth_fcs(void *data, int len)
{
u32 crc = -1;
u8 *ptr = (u8 *)data;
for (int i = 0; i < len; i++)
{
crc ^= ptr[i];
for (int j = 0; j < 8; j++)
{
if (crc & 1)
crc = (crc >> 1) ^ CRC_POLY;
else
crc >>= 1;
}
}
return ~crc;
}
在进行收发包时通过进程校验和的比对，就可以判断包在传输过程中出现错误。
二、虚拟网络设备
虚拟网络设备指的是 netif_t， 它表示一个网络接口（Network Interface）的抽象结构体，用来表示一个网卡设备，无论是真实的。通过虚拟网络设备，可以实现本地回环地址。实现如下：
typedef struct netif_t
{
list_node_t node; // 链表节点
char name[16]; // 名字
list_t rx_pbuf_list; // 接收缓冲队列
list_t tx_pbuf_list; // 发送缓冲队列
eth_addr_t hwaddr; // MAC 地址
ip_addr_t ipaddr; // IP 地址
ip_addr_t netmask; // 子网掩码
ip_addr_t gateway; // 默认网关
void *nic; // 设备指针
void (*nic_output)(struct netif_t *netif, pbuf_t *pbuf);
} netif_t;
static list_t netif_list; // 虚拟网卡列表
static task_t *neti_task; // 接收任务
static task_t *neto_task; // 发送任务
netif_t *netif_setup(void *nic, eth_addr_t hwaddr, void *output) // 初始化虚拟网卡
{
netif_t *netif = kmalloc(sizeof(netif_t)); // 申请内存
list_push(&netif_list, &netif->node); // 加入链表
list_init(&netif->rx_pbuf_list); // 初始化接收缓冲队列
list_init(&netif->tx_pbuf_list); // 初始化发送缓冲队列
eth_addr_copy(netif->hwaddr, hwaddr); // 拷贝mac地址
netif->nic = nic; // 设备指针
netif->nic_output = output; // 发包函数
return netif;
}
netif_t *netif_get() // 获取虚拟网卡
{
list_t *list = &netif_list; // 从虚拟网卡链表中获取
if (list_empty(list))
return NULL;
list_node_t *ptr = list->head.next;
netif_t *netif = element_entry(netif_t, node, ptr);
return netif;
}
void netif_remove(netif_t *netif) // 移除虚拟网卡
{
list_remove(&netif->node);
kfree(netif);
}
void netif_input(netif_t *netif, pbuf_t *pbuf) // 网卡接收任务输入
{
list_push(&netif->rx_pbuf_list, &pbuf->node);
if (neti_task->state == TASK_WAITING)
{
task_unblock(neti_task, EOK);
}
}
void netif_output(netif_t *netif, pbuf_t *pbuf) // 网卡发送任务输出
{
list_push(&netif->tx_pbuf_list, &pbuf->node);
if (neto_task->state == TASK_WAITING)
{
task_unblock(neto_task, EOK);
}
}
void netif_init() // 初始化虚拟网卡
{
list_init(&netif_list); // 初始化虚拟网卡列表，创建两个进程分别用于接收任务和发送任务
neti_task = task_create(neti_thread, "neti", 5, KERNEL_USER);
neto_task = task_create(neto_thread, "neio", 5, KERNEL_USER);
}
如上所示，虚拟网卡使用列表进行管理。例如e1000是一个物理网卡，在e1000初始化时也需要通过虚拟网络设备进行管理，即进行虚拟设备初始化。在虚拟设备初始化时，我们创建了两个任务进行测试，接下来看测试代码。
三、虚拟网络设备测试
e1000->netif = netif_setup(e1000, e1000->mac, send_packet); // e1000 物理网卡的初始化过程，会初始化出一个虚拟网卡
static void neti_thread() // 接收任务
{
list_t *list = &netif_list;
pbuf_t *pbuf;
netif_t *netif;
while (true)
{
int count = 0;
for (list_node_t *ptr = list->head.next; ptr != &list->tail; ptr = ptr->next) // 遍历虚拟网卡列表
{
netif = element_entry(netif_t, node, ptr); // 获取到虚拟网卡结构
if (!list_empty(&netif->rx_pbuf_list)) // 如果接收缓冲队列不为空
{
pbuf = element_entry(pbuf_t, node, list_popback(&netif->rx_pbuf_list)); // 获取接收缓冲队列
LOGK("ETH RECV [%04X]: %m -> %m %d\n",ntohs(pbuf->eth->type),pbuf->eth->src,pbuf->eth->dst,pbuf->length);
pbuf_put(pbuf);
count++;
}
}
if (!count) // 没有数据包，阻塞处理线程
{
task_t *task = running_task();
int ret = task_block(task, NULL, TASK_WAITING, TIMELESS);
}
}
}
static void neto_thread() // 发送任务
{
list_t *list = &netif_list;
pbuf_t *pbuf;
netif_t *netif;
while (true)
{
int count = 0;
for (list_node_t *ptr = list->head.next; ptr != &list->tail; ptr = ptr->next)
{
netif = element_entry(netif_t, node, ptr);
if (!list_empty(&netif->tx_pbuf_list))
{
pbuf = element_entry(pbuf_t, node, list_popback(&netif->tx_pbuf_list));
netif->nic_output(netif, pbuf);
LOGK("ETH RECV [%04X]: %m -> %m %d\n",ntohs(pbuf->eth->type),pbuf->eth->src,pbuf->eth->dst,pbuf->length);
count++;
}
}
if (!count) // 没有数据包，阻塞处理线程
{
task_t *task = running_task();
int ret = task_block(task, NULL, TASK_WAITING, TIMELESS);
assert(ret == EOK);
}
}
}
如上所示，在初始化时，创建了两个任务，分别循环遍历发送缓冲区和接收缓冲区，如果有数据，就进行相应的发送和接收。
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