专业始于专注 卓识源于远见
‐5‐
网络传输介质是不稳定的，可能有报文的丢失，不同的报文可能经过不同的传输路径到达，故一个先
发送的报文可能后到达等，这些问题都需要接收双方进行考虑。所有的网络栈必须设计成多个层
次，每个层完成不同的功能，如果所有的功能都集中在一起实现，那么代码将很复杂且不易维护
和修改。分成多层可以在每层实现特定的功能，且在后期加入一个新的功能也较容易，不会对其他
层的实现造成明显的影响。网络栈中“栈”的概念就是起源于操作系统对于网络报文的收发使用分
层的结构。
网络栈的实现是操作系统实现的一个固定组成部分，VxWorks 在基本的网络栈实现之下还实现了一个
MUX 接口层，专门与底层网络设备驱动进行交互。MUX 接口层将底层网络设备驱动与核心网络栈实现隔
离开来，其提供的接口函数极大地降低了底层网络设备驱动设计的复杂度，因为 MUX 层本身提供了一系
列函数对网络栈的请求进行了响应，而且也提供一些辅助函数供底层驱动进行调用，帮助进行一些辅助功
能的实现。VxWorks 将在 MUX 接口下实现的网络设备驱动称为 END 驱动，以区别于早期版中的 BSD 驱
动，即直接实现在 BSD 网络栈下的网络设备驱动。
网络传输方式下，由于需要对传输的数据经过分层次的特殊的封装，且需要对网络上两台主机之间通
信的不稳定性进行处理，故网络设备并不工作在 I/O 子系统下，而是使用完全不同的另一种机制，包括应
用层接口函数都是独立的一套函数集合。当然这种工作方式并非是 VxWorks 特有的，所有的操作系统对于
网络设备编程都采用与其他设备（字符和块设备）不同的方式。当然所有的平台对于网络设备的处理都是
基本一致的：应用层采用 Socket 编程接口，操作系统提供网络栈实现和网络设备驱动。
VxWorks 内核驱动基本结构——
内核三张表
由于 I/O 子系统在整个驱动层次中起着管理的功能，其维护着系统设备和驱动的关键的三张表。故本
节着重介绍 I/O 子系统层次的相关数据结构。
我们以一个字符设备为例，假设已经将该字符设备的驱动向 I/O 子系统进行了注册，并创建了一个该
字符设备的文件节点。下面以用户打开设备操作为例，介绍用户层请求传递到底层驱动的调用流程。
用户在使用一个设备之前，必须先打开该设备。以字符设备的文件节点为路径名调用 open 函数，open
函数将请求转移给 iosOpen。I/O 子系统维护着当前系统所有的驱动和设备。故其根据 open 函数调用时传
入的设备节点名从系统设备列表中查询设备，查询到设备后，由设备结构中的相关字段值得知该设备对应
的驱动程序索引号，I/O 子系统根据该驱动程序号从系统驱动列表中获取该设备对应的驱动函数集合，调
用底层驱动 open 响应函数，底层驱动 open 响应函数将进行中断注册，使能硬件工作，完成用户层打开设
备的服务请求。
open 函数返回一个整型数，我们将其称为文件描述符，I/O 子系统除了系统驱动和系统设备两张表外，
其维护的第三张表就是系统当前打开的所有的文件描述符表，该表中每个表项都是一个数据结构，表项在
表中的位置索引号就是文件描述符本身，而表项的内容则表明了该文件描述符对应的设备以及驱动。此后
对设备的读写、控制、关闭或其他任何操作将以文件描述符为依据。由文件描述符可以直接寻址到被操作
设备的驱动程序。
5.2.1 系统设备表
VxWorks 内核对每个设备使用 DEV_HDR 数据结构进行表示，该结构定义如下。
/*h/iosLib.h*/
typedef struct /* DEV_HDR - device header for all device structures */
{
DL_NODE node; /* device linked list node */
short drvNum; /* driver number for this device */
char * name; /* device name */
评论2