50.Linux-分析ifconfig到内核的调用过程,实现内核启机自动设MAC地址(原)
- 内核版本: Linux version 3.10.14
1.由于每次开发板开机的网卡eth0的物理地址都是随机的.
然后在网上找到可以通过命令行实现设置mac物理地址:
ifconfig eth0 down
ifconfig eth0 hw ether 1234567890ab
ifconfig eth0 up
- 然后带着好奇,想看看命令行ifconfig是如何与内核交互的,想试试如何直接通过内核自动设置MAC.
2.分析介绍
因为ifconfig是命令,代码位于busybox,不过我们在内核的documentation目录下找到了ifconfig介绍,代码介绍文件位于:
- documentation\networking\Ifenslave.c
2.1 如下图所示，对应ifconfig eth0 down和ifconfig eth0 up的函数就是:
比如,当我们敲ifconfig eth0 down时,实则就是调用:
set_if_down("eth0", master_flags.ifr_flags);
该文件除了上图外,还有以下常用函数:
set_if_addr(); //设置地址(包括IP,掩码,广播,目的地) set_master_hwaddr(); //设置mac物理地址
- 接下来我们以eth0为例,来跟踪ifconfig up/down和ifconfig eth0 hw ether如何调用内核的
3.分析set_if_up()函数
3.1 分析set_if_up()
set_if_up()函数将会调用set_if_flags(“eth0”, flags | IFF_UP), 向添加ifname(eth0) 开启标志位
3.2 分析set_if_up()->set_if_flags(“eth0”, flags | IFF_UP)
该函数如下所示:
static int set_if_flags(char *ifname, short flags) { struct ifreq ifr; int res = 0; ifr.ifr_flags = flags; strncpy(ifr.ifr_name, ifname, IFNAMSIZ); //ifr.ifr_name="eth0" res = ioctl(skfd, SIOCSIFFLAGS, &ifr); //通过ioctl()向内核socket传递命令SIOCSIFFLAGS和ifr变量 if (res < 0) { saved_errno = errno; v_print("Interface '%s': Error: SIOCSIFFLAGS failed: %s\n", ifname, strerror(saved_errno)); } else { v_print("Interface '%s': flags set to %04X.\n", ifname, flags); } return res; }
3.3 寻找SIOCSIFFLAGS宏,看看内核那里在实现它
找到位于net\core\Dev_ioctl.c的dev_ioctl()函数
该函数重要部分代码如下:
int dev_ioctl(struct net *net, unsigned int cmd, void __user *arg) { struct ifreq ifr; int ret; char *colon; //… … switch (cmd) { //… … case SIOCSIFFLAGS: //设置标志,比如ifconfig up/down case SIOCSIFMETRIC: case SIOCSIFMTU: //设置MUT长度 case SIOCSIFHWADDR: //设置mac物理地址 //… … dev_load(net, ifr.ifr_name); //通过ifr.ifr_name(eth0)名字来加载网卡 rtnl_lock(); //对net_device进行加锁,避免与运行冲突 ret = dev_ifsioc(net, &ifr, cmd); //最终调用该函数 rtnl_unlock(); return ret; //… … }
从上面可以看出,我们设置mac物理地址时的流程也会运行到这里,最终他们都会调用dev_ifsioc(net, &ifr, cmd)函数
4. 后面的就很简单了,最终ifconfig eth0 up调用内核过程为:
set_if_up()-> set_if_flags("eth0", flags | IFF_UP)-> dev_ifsioc(net, &ifr, cmd)-> dev_change_flags(dev, ifr->ifr_flags)-> __dev_change_flags(dev, flags);
4.1然后在__dev_change_flags(dev, flags)函数中,通过判断flag的IFF_UP位上的值是否相反,来实现是调用__dev_close()还是__dev_open()来开关eth0
如下图所示:
4.2然后__dev_open()则将会调用网卡驱动的net_device_ops结构体下的成员函数实现打开
__dev_open(dev): dev->netdev_ops->ndo_validate_addr(dev); //测试dev->dev_addr(hw addr)是否有效,一般都是调用eth_validate_addr()函数,需要注意hw_addr[0]的最低位不能为1 dev->netdev_ops->ndo_open(dev); //调用open()函数实现ifconfig up
4.3同样__dev_close()会调用下面的成员函数实现关闭:
dev->netdev_ops->ndo_stop(dev); //调用stop ()函数实现ifconfig down
4.4寻找net_device_ops结构体的成员函数位于哪里
上面讲的dev 变量是struct net_device类型,而struct net_device在内核中表示我们的一个网卡驱动设备,注册该变量的文件都处于内核drivers/net目录下,通过register_netdev() 内核函数来注册.
我们以我们板卡的dm9000网卡为例,该文件位于drivers/net/Ethernet/davicom/dm9000.c,然后便可以找到它的ndo_open ():
5.而对于ifconfig eth0 hw ether 设置网卡流程如下所示:
set_master_hwaddr(master_ifname,&(slave_hwaddr.ifr_hwaddr))-> ioctl (skfd, SIOCSIFHWADDR, &ifr) -> dev_ifsioc(net, &ifr, cmd)-> dev_set_mac_address(dev, &ifr->ifr_hwaddr) -> //设置网卡MAC地址 dev->netdev_ops->ndo_set_mac_address(dev, &ifr->ifr_hwaddr); //最终调用net_device的ops成员函数实现设置
6.实现内核开机自动设置固定MAC地址
流程分析完后,接下来我们便来实现它.
6.1以我们板卡的dm9000网卡为例
我们找到register_netdev()位置,位于drivers/net/Ethernet/davicom/dm9000.c的dm9000_probe函数里:
6.2 然后在register_netdev()函数下面添加代码:
struct sockaddr hwaddr; //用来存储MAC地址的结构体 rtnl_lock(); ret =dev_close(jz_ndev); //首先需要关闭网卡,以防万一 rtnl_unlock(); hwaddr.sa_family = ndev->type; hwaddr.sa_data[0]=0x12; //注意,data[0]最低位不能为1,也就是首位不能为奇数 hwaddr.sa_data[1]=0x34; hwaddr.sa_data[2]=0x56; hwaddr.sa_data[3]=0x78; hwaddr.sa_data[4]=0x90; hwaddr.sa_data[5]=0xab; rtnl_lock(); ret = dev_set_mac_address(jz_ndev,&hwaddr); //调用我们分析到的函数,来设置mac地址 rtnl_unlock();
6.3 编译-试验
启动后输入ifconfig,即可看到内核已经帮我设置好了:
- 总结: 其实实现的代码很简单,但是需要去分析才能把东西消化为自己的.