螃蟹8139PHY特性以及驱动程序的改进

台湾realtek 8139 在全球欠发达国家PC系统里充当网络适配器相当的普遍，但是在芯片制造中的简陋也足以让人惊讶，就算是8169在GMII的网络通信中也非常勉强，凭借极小的8kB发送缓冲，和48kB的接受Buffer，流量一大些，便足以让cpu忙得焦头烂额的，细心的网络工程师不难发现8kB发送缓冲几个uS发送完毕，以及从DMA中，多少PCI时钟足以填满发送Buffer，招致CPU极度频繁的中断，这是realtek 8169在作为服务器端拖死有限CPU资源的首要原因。下面的资料看得出BroadCOM NC7782（96KB receive buffer；16KB sent），NC7784（64KBx2；收发均64KB），这样的适配器才象有点人样。现在才知道BroadCOM NC77系列网络芯片会在很多中低端服务领域大量普及的原因。遗憾的是，通常的台式电脑，尚且停留在realtek 8139 这种10块钱一个的居于贫民级别的应用。

TYPE调制/速率发送缓冲接受缓冲RealTEK 81394b/5b:100Mbits/S2KB2KBRealTEK 81694b/5b:100Mbits/S
8b/10b:GM/GMII8kB48kBNC77824b/5b:100Mbits/S
8b/10b:GM/GMII16kB96kBNC77844b/5b:100Mbits/S
8b/10b:GM/GMII64kB64kB

看得出，BroadCOM5702用在低端交换机是非常好的，接受缓冲特别大，而NC5704则侧向于发送缓冲，以大幅度减少CPU的开销。

但是目前的任务，是针对螃蟹8139而来，至于其他高性能芯片讨论太多并无意义。
RTL8139驱动程序Rtl8139End.c是完全按照END格式编写的代码，提供了所有MUX层规定的接口函数，只要写好RTL8139 PCI配制空间寄存器，在sysRtl8139End.c中传入PCI空间首地址、中断向量号和中断优先级参数，按照END格式驱动装载程序，装载成功后RTL8139就能顺利运行。

Internet上经常有突发的数据包，而RTL8139的接收FIFO和发送FIFO都只有2Kb，加之RTL8139对收发数据包采取完全拷贝方式，在数据包突发期间，CPU占用率过高，来不及处理过多的数据包，从而造成丢包。在Rtl8139End.c中，驱动的数据包缓冲和协议栈的内存池是完全分开的，数据包接收和发送都有1次拷贝过程，而高性能以太网控制器一般只在发送时需要拷贝1次，这样每收发一个包，CPU需要多拷贝1次，这是导致RTL8139性能不高的重要原因，但这种包处理方式是由硬件决定的，驱动程序不能改变。事实上，在突发包很多的情况下，以太网控制器丢包是允许的，但突发时间过后，应恢复正常的收发包流程。

RTL8139有4个发送描述符，有各自的发送状态寄存器TSD0～TSD3和发送起始地址寄存器TSAD0～TSAD3，每个发送描述符可发送1个数据包。在函数Rtl8139Send()中申请1个发送数据包缓冲区，将协议栈传下来的数据包拷贝进该缓冲区，然后将该缓冲区的首地址写入发送起始地址寄存器，最后填写发送状态寄存器，并将其OWN位置0，表示将该缓冲区交给RTL8139的发送DMA管理，启动发送操作。发送完成后RTL8139产生中断，进人中断服务程序Rtl8139Int()，调用Rtl8139HandleSendInt()，在该函数中读取发送状态寄存器。如果OWN位为1，则表示发送DMA操作完成，释放相应的发送缓冲；否则表示发送DMA操作未完成，该发送缓冲仍由RTL8139硬件所有，下次进入发送中断再重新查看OWN位。如此循环往复，直到OWN位变为1，才能释放相应的发送缓冲，其占用的发送描述符变为可用。

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希望文章能起到抛砖引玉的作用，大陆Linux高手完全可以自己编写优秀的RTL8139驱动，或者直接接管TCP/IP协议栈、居于IP-SAN的SCSI块映射、甚至包括到CPU定时访问发送缓冲的寄存器，或者直接合并前端INETD响应和PF，（相当于Windows 2000的TCPIP.SYS和居于IP筛选的安全策略等）尽量减少通过中断对CPU有限运算资源的消耗。