Documentation/networking/netdevices.rst

   1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
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   3 =====================================
   4 Network Devices, the Kernel, and You!
   5 =====================================
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   8 Introduction
   9 ============
  10 The following is a random collection of documentation regarding
  11 network devices.
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  13 struct net_device allocation rules
  14 ==================================
  15 Network device structures need to persist even after module is unloaded and
  16 must be allocated with alloc_netdev_mqs() and friends.
  17 If device has registered successfully, it will be freed on last use
  18 by free_netdev(). This is required to handle the pathologic case cleanly
  19 (example: rmmod mydriver </sys/class/net/myeth/mtu )
  20
  21 alloc_netdev_mqs()/alloc_netdev() reserve extra space for driver
  22 private data which gets freed when the network device is freed. If
  23 separately allocated data is attached to the network device
  24 (netdev_priv(dev)) then it is up to the module exit handler to free that.
  25
  26 MTU
  27 ===
  28 Each network device has a Maximum Transfer Unit. The MTU does not
  29 include any link layer protocol overhead. Upper layer protocols must
  30 not pass a socket buffer (skb) to a device to transmit with more data
  31 than the mtu. The MTU does not include link layer header overhead, so
  32 for example on Ethernet if the standard MTU is 1500 bytes used, the
  33 actual skb will contain up to 1514 bytes because of the Ethernet
  34 header. Devices should allow for the 4 byte VLAN header as well.
  35
  36 Segmentation Offload (GSO, TSO) is an exception to this rule.  The
  37 upper layer protocol may pass a large socket buffer to the device
  38 transmit routine, and the device will break that up into separate
  39 packets based on the current MTU.
  40
  41 MTU is symmetrical and applies both to receive and transmit. A device
  42 must be able to receive at least the maximum size packet allowed by
  43 the MTU. A network device may use the MTU as mechanism to size receive
  44 buffers, but the device should allow packets with VLAN header. With
  45 standard Ethernet mtu of 1500 bytes, the device should allow up to
  46 1518 byte packets (1500 + 14 header + 4 tag).  The device may either:
  47 drop, truncate, or pass up oversize packets, but dropping oversize
  48 packets is preferred.
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  51 struct net_device synchronization rules
  52 =======================================
  53 ndo_open:
  54         Synchronization: rtnl_lock() semaphore.
  55         Context: process
  56
  57 ndo_stop:
  58         Synchronization: rtnl_lock() semaphore.
  59         Context: process
  60         Note: netif_running() is guaranteed false
  61
  62 ndo_do_ioctl:
  63         Synchronization: rtnl_lock() semaphore.
  64         Context: process
  65
  66 ndo_get_stats:
  67         Synchronization: dev_base_lock rwlock.
  68         Context: nominally process, but don't sleep inside an rwlock
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  70 ndo_start_xmit:
  71         Synchronization: __netif_tx_lock spinlock.
  72
  73         When the driver sets NETIF_F_LLTX in dev->features this will be
  74         called without holding netif_tx_lock. In this case the driver
  75         has to lock by itself when needed.
  76         The locking there should also properly protect against
  77         set_rx_mode. WARNING: use of NETIF_F_LLTX is deprecated.
  78         Don't use it for new drivers.
  79
  80         Context: Process with BHs disabled or BH (timer),
  81                  will be called with interrupts disabled by netconsole.
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  83         Return codes:
  84
  85         * NETDEV_TX_OK everything ok.
  86         * NETDEV_TX_BUSY Cannot transmit packet, try later
  87           Usually a bug, means queue start/stop flow control is broken in
  88           the driver. Note: the driver must NOT put the skb in its DMA ring.
  89
  90 ndo_tx_timeout:
  91         Synchronization: netif_tx_lock spinlock; all TX queues frozen.
  92         Context: BHs disabled
  93         Notes: netif_queue_stopped() is guaranteed true
  94
  95 ndo_set_rx_mode:
  96         Synchronization: netif_addr_lock spinlock.
  97         Context: BHs disabled
  98
  99 struct napi_struct synchronization rules
 100 ========================================
 101 napi->poll:
 102         Synchronization:
 103                 NAPI_STATE_SCHED bit in napi->state.  Device
 104                 driver's ndo_stop method will invoke napi_disable() on
 105                 all NAPI instances which will do a sleeping poll on the
 106                 NAPI_STATE_SCHED napi->state bit, waiting for all pending
 107                 NAPI activity to cease.
 108
 109         Context:
 110                  softirq
 111                  will be called with interrupts disabled by netconsole.