網卡驅動-BD詳解（緩存描述符 Buffer Description）

DMA介紹（BD的引入）

網絡設備的核心處理模塊是一個被稱作 DMA（Direct Memory Access）的控制器，DMA 模塊能夠協助處理器處理數據收發。對於數據發送來說，它能夠將組織好的數據自動發出，無需處理器干預；對於數據接收來說，它能夠將收到的數據以一定的格式組織起來，通知處理器，並等待處理器來取。
DMA 模塊收發數據的單元被稱為 BD（Buffer Description，緩存描述符），每個包都會被分成若干個幀，而每個幀則被保存在一個 BD 中。BD 結構通常包含有以下字段（正常應用肯定比下面這個數據結構要復雜得多）：

<code class="hljs glsl has-numbering"> typedef <span class="hljs-keyword">struct</span> { 
    <span class="hljs-keyword">void</span> *bufptr;    <span class="hljs-comment">/* 保存當前 BD 對應緩存的起始地址  */</span> 
    <span class="hljs-keyword">int</span> <span class="hljs-built_in">length</span>;      <span class="hljs-comment">/* 保存緩存中存儲的數據包長度      */</span> 
    <span class="hljs-keyword">int</span> sc;           <span class="hljs-comment">/* 保存當前 BD 的狀態信息          */</span> 
 } BD_STRUCT;</code><ul style="display: block;" class="pre-numbering"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li></ul>

所有的 BD 就組成了一張 BD 表，如圖 1 所示，一般來說發送方向和接收方向的 BD 表是各自獨立的。 

 

　　　　　　圖1

數據發送流程（發送 BD）
網絡設備通過 DMA 進行數據發送的流程如圖2所示。

　　　　　　　　　　　　　　圖2

圖中各步驟的具體含義描述如下：
（1）協議層通知處理器開始發送數據；
（2）處理器從 BD 表中取出一個 BD，將需要發送的數據拷貝至當前 BD 對應的緩存內，並設置好 BD 的狀態；
（3）處理器通知網絡設備開始發送數據；
（4）MAC 模塊通知 DMA 單元開始發送數據；
（5）DMA 模塊操作 BD 表，取出當前有效 BD；
（6）DMA 模塊將當前 BD 對應緩存內的數據發送至 MAC 模塊；
（7）MAC 模塊將這些數據發送到網絡中；
（8）網絡設備通知處理器數據發送完畢；
（9）處理器通知協議層發送下面一幀數據。
其中步驟（4）~（8）是硬件自動完成的，不需要軟件的干預，如此可以節省處理器的工作量。

數據接收流程（接收 BD）
網絡設備通過 DMA 進行數據接收的流程如圖 3 所示。

　　　　　　　　　　　　圖3

圖中各步驟的具體含義描述如下：
（1）處理器初始化 BD 表；
（2）處理器初始化網絡設備；
（3）MAC 模塊從網絡中接收數據；
（4）MAC 模塊通知 DMA 模塊來取數據；
（5）DMA 模塊從 BD 表中取出合適的 BD；
（6）MAC 模塊將數據發送至當前 BD 對應的緩存內；
（7）網絡設備通知處理器開始接收數據（以中斷方式或輪詢方式）；
（8）協議層從當前的 BD 緩存內取走數據。
其中步驟（3）~（6）是硬件自動完成的，不需要軟件的干預，如此可以節省處理器的工作量。