[psac]

　隨著Linux操作系統日益被人們所接受，如何在Linux系統上展開網路套用越來越成為人們關心的問題。本文詳細論述了作為基礎工作的網路卡安裝配置的原理、方法與步驟，並且描述了一個實際工作中的例子。
關鍵詞　Linux　乙太網卡　Linux核心　可裝載模組

　　Linux操作系統以其獨有的開放性、穩定性、高效率等特點，受到越來越多有識之士的青睞。隨著IT產業巨頭紛紛宣佈對Linux的支持，Linux正在迅速擴展其套用市場，特別是伺服器市場。在標準上，Linux與POSIX1003.1相容，但它具有比以住的UNIX系統更合理的內核結構。由於它的開放性，各種被人們廣泛套用的網路傳輸協定都在該系統中得到了實現。目前人們所使用的Linux系統一般是指由Linux核心、外殼(SHELL)及外圍應用軟體構成的發行版本。Linux發行版本是不同的公司或組織將Linux核心、外殼、安裝工具、應用軟體有效元件服務起來的結果，所以種類繁多，各有各的優缺點。但就其總體而言，這些發行版本具有對盡可能多的網路卡的支持。本文僅就RedHat5.1這個特定發行版本下的網路卡的選項、安裝、配置進行討論，希望對於其他發行版本的同樣問題有點借鑒作用。
　　就像UNIX，Linux支持的網路卡主要是乙太網卡。如3COM、ACCTON、AT＆T、IBM、CRYSTAL、D－LINK等眾多品牌的乙太網卡只要安裝配置正確，都可以得到你所期望的效果。

一、 Linux中網路卡的工作原理
　　為了將這個問題說明的更清楚一些，不妨先簡要地剖析一下Linux是如何讓網路卡工作的。一般來說，Linux核心已經實現了OSI參考模型的網路層及更上層部分。網路層的實現依賴於資料鏈路層的有效工作。網路卡的驅動程式就是資料鏈路層與物理層的接頭。通過使用驅動程式的傳送例程向物理連接阜傳送資料，使用驅動程式的接收例程從物理連接阜接收資料。
　　1.網路卡驅動程式
　　簡單地說，要將你手中的網路卡利用起來，你唯一要做的是得到這塊網路卡的驅動程式。驅動程式提供了面向操作系統核心的接頭和面向物理層的接頭。
　　驅動程式的操作系統接頭是一些用於發現網路卡、檢測網路卡參數以及傳送接收資料的例程。當驅動程式開始運作時，操作系統首先使用檢測例程以發現系統中安裝的網路卡。如果該網路卡支持即插即用，那麼檢測例程應該可以自動發現網路卡的各種參數；否則你就要在驅動程式運作前，設定好網路卡的參數供驅動程式使用。當核心要傳送資料時，它使用驅動程式的傳送例程。傳送例程將資料寫入正確的空間，然後啟動物理傳送程序。
　　驅動程式面向物理層的接頭是中斷處理例程。當網路卡接收到資料、傳送程序結束，或者發現錯誤時，網路卡產生一個中斷，然後核心使用該中斷的處理例程。中斷處理例程判斷中斷髮生的原因，並進行回應的處理。比如當網路卡接收到資料而發生中斷時，中斷處理例程使用接收例程進行接收。
　　2.驅動程式工作參數
　　驅動程式的工作參數因網路卡性質的不同而不同，大致包括I/O連接阜號、中斷號、DMA通道、共享存儲區等。輸入輸出連接阜號又被稱為輸入輸出基位址，當網路卡工作於連接阜輸入輸出模式時被使用。連接阜輸入輸出模式需要CPU的全程干預，但所需硬體及存儲空間要求較低。CPU通過連接阜號指定的空間與網路卡交換資料。中斷號是網路卡的中斷序號，只要不與其它設備衝突即可。當網路卡使用DMA方式時，它要使用DMA通道批量傳輸資料而不需要CPU的干預。
　　對於一塊具體的網路卡，如果網路卡支持完全自動檢測，那麼一個參數也不用指定，驅動程式的檢測例程會自動設定所需參數。一般情況，你需要人工設定這些參數的一部分。如果你的網路卡使用連接阜輸入輸出模式，你要設定連接阜號和中斷號。如果你的網路卡使用DMA模式，你要設定DMA通道和中斷號。如果你的網路卡使用共享存儲區的模式，那你就得設定共享存儲區的位址範圍。
　　3.驅動程式的使用方式
　　有了網路卡的驅動程式後，你可以選項是把驅動程式加入到Linux核心之中還是把驅動程式加工成獨立模組。Linux系統一個引人入勝的長處就是可以定制系統的核心。把需要頻繁使用的功能加入系統核心，可以大大提高系統的效率。在這種情況下系統啟動時，系統核心自動載入網路卡的驅動程式。驅動程式的參數可以通過LILO指令參數加以指定。系統啟動後驅動程式永久駐留核心，不能用一般的方法將其卸載。至於定制的系統核心，是通過重新編譯得到的；如何編譯核心將在後文敘及。
　　如果把驅動程式編譯成可裝載模組，就可以用系統提供的指令在系統啟動後隨時載入。隨時載入的好處是減少記憶體預先配置，易於管理，但同時也犧牲了一點網路傳輸的效率。驅動程式的參數是在指令行中直接輸入或通過配置文件指定。二、 網路卡安裝前的準備　　在安裝網路卡前，務必檢查是否具備下列條件：
　　1.硬體方面
　　●乙太網卡
　　●網路連接線及連接頭，如10base－T一般為8芯雙絞線配RJ－45接頭
　　2.軟體方面
　　●Linux操作系統
　　●網路卡驅動程式(目標碼或來源碼)
　　●＊網路卡配置程序
　　●＊軟體開發工具，如GNU工具包(包括編譯器gcc、make等)
　　3.系統配置資訊
　　●可用的連接阜位址
　　●可用的中斷號
　　以上不帶星號標記的是必要條件，帶星號的是視情況不同而要求的條件。具體情況在下面進一步說明。

三、 網路卡的安裝及配置
　　第一步：配置乙太網卡的工作參數
　　配置網路卡就是配置網路卡的工作參數，如連接阜位址、中斷號等。網路卡的預設參數一般存儲於網路卡內部的EEPROM，這是網路卡出廠前設定好的。預設參數在大多數情況下是可行的，但如果這些參數與你的系統有衝突並且網路卡又不支持軟體動態設定，那麼你就要使用網路卡的設定程序。並不是所有的網路卡都要經過這一步，因為有些網路卡支持通過驅動軟體及其輸入參數來確定網路卡的工作參數。可以通過查閱網路卡使用說明書來確定這一點。
　　網路卡的設定程序與驅動程式不同，設定程序僅僅用來對網路卡EEPROM中的設定進行修改。網路卡程序本身可能執行在其它操作系統下，如WINDOWS95/98、OS/2、DOS等。如果是非Linux平台，那你就先在適合設定程序執行的系統中安裝網路卡，按設定程序說明設定網路卡參數。然後再在Linux系統下安裝該網路卡。
　　第二步：安裝Linux系統
　　假如你將要安裝乙太網卡的Linux系統本身還未安裝，那麼可以先試著在安裝Linux的同時安裝網路卡。這一步成功的前提是你的Linux發行版本包含將要安裝的網路卡的驅動程式。
　　執行Linux的安裝程序，按提示進行操作，別忘了安裝核心的網路部分。當進行到LAN配置時，安裝程序會列出它支持的所有網路卡的類型。看看你的網路卡是否榜上有名。隨著Linux發行版本的不斷昇級，目前RedHat 6.0已經覆蓋了常用的網路卡類型。如果很幸運地你的網路卡恰好在其中，那麼下文討論的很多步驟都可以不必考慮了，安裝程序會自動完成網路卡的安裝與驅動。但如果沒找到適用於你的網路卡類型，也不必擔心，繼續下一步。
　　第三步：手工安裝網路卡
　　安裝網路卡也就是安裝網路卡的驅動程式。網路卡要工作必須要有驅動程式，並且驅動程式越成熟越好。驅動程式一般由網路卡的生產或供應商提供。由於Linux是一個起步不久的新興操作系統，網路卡的生產商並不一定提供Linux環境下的驅動程式。這時候你就得從其它途徑想辦法了，比如到INTERNET上專門提供硬體驅動程式的網站搜尋一下，也可以在新聞組上貼個求助資訊。總之，只有得到網路卡的驅動程式後，方可進行下一步。
　　網路卡的驅動程式有兩種類型。一是可直接使用的二進制程式碼；另一種是驅動程式的來源碼。二進制程式碼一般是預先編譯好的可裝載模組。來源碼可以編譯成可裝載模組，也可以編譯成系統核心的一部分。如何把來源碼編譯成可裝載模組不在本文討論之列，具體可以查閱驅動程式的說明書。
　　1.可裝載模組的使用
　　系統提供了一組指令用於將驅動程式模組載入記憶體執行。這些指令包括modprobe、insmod、Ismod、rmmod。modprobe 與insmod指令功能相似，但是方式各異。
　　●modprobe 指令使用配置文件/erc/config.modules來載入可執行模組。要用 modprobe指令載入乙太網卡的驅動程式，可以在 config.modules文件中加入：
　　alias eth0 drivermodule (drivermodule是驅動程式模組的名稱)
　　這行配置資訊把乙太網卡的設備名與驅動程式模組聯繫起來。modprobe指令依據這條資訊，自動載入存放於 /lib/library/xxxx/net目錄下名為 drivermodule.o的模組。因此要使 modprobe指令找到驅動程式模組，必須將該模組放在 /lib/library/xxxx/net目錄下。
　　那麼驅動程式的參數如何指定呢?還是使用conf.modules文件。方法是在接著上述配置資訊的後面加入下行資訊：
　　options drivermodule parml=valuel,parm2=value2,……
　　這裡parm1 是驅動程式可以接受的參數名，valuel是該參數值；依次類推。
　　比如options cs89x0 io=0x200 irq=0xA media=aui
　　●insmod指令直接通過指令行參數將驅動程式模組載入記憶體，並可以在指令中指定驅動程式參數。例如：
　　insmod drivermodule.o parml=valuel,parm2=value2,……
　　以上兩個指令中可以使用驅動程式參數要依據具體的網路卡及其驅動程式而定，要仔細閱讀網路卡及驅動程式的說明書。有的網路卡驅動程式可以用這些參數覆蓋網路卡本身EEPROM中存儲的參數。有的則必須使用EEPROM中的參數。有的因為驅動程式不自動檢測網路卡使用的參數，所以還得把網路卡使用的EEPROM中的參數傳給驅動程式。
　　卸載驅動程式模組使用rmmod指令：
　　rmmod drivermodule.o
　　2.把驅動程式編譯入系統核心
　　除了以可裝載模組的形式使用驅動程式，還可以把驅動程式編譯進Linux核心，以獲取更高的效率。這種方式需要驅動程式的來源碼、Linux核心來源碼及其編譯工具。Linux核心的編譯程序包括配置核心、重建依賴關係、產生核心程式碼等步驟。配置核心的程序是用系統提供的配置工具(make config 或make menuconfig)重新產生用來編譯核心的眾多make文件的程序。為了讓核心的配置工具瞭解你的網路卡驅動程式，你需要修改一些核心的配置文件。
　　(1)修改配置文件：主要修改核心來源碼目錄下的四個文件，即drivers/net/CONFIG文件、drivers/net/Config.in文件、drivers/net/Makefile 文件和drivers/net/Space.c文件。CONFIG和Config.in文件用於控制核心配置工具(make config 或make menuconfig)的執行，主要是加入關於是否包括該網路卡的支持提示。Makefile 和Space.c文件用於編譯核心程式碼並說明面向核心的接頭。詳細語句參見下面例子。
　　(2)執行核心配置工具：在核心來源碼目錄下執行make config或 make menuconfig指令。 make config是面向指令行的，通過逐句回答提問來配置核心。由於其在配置程序中不可改變或撤消以前的回答，故多有不便。make menuconfig 則是通過視窗表單方式，使用起來很方便。就本文而言，你只要在上一步中正確修改了配置文件，那麼在config中會出現是否需要該網路卡支持的提問，你選項『y』。或者在menuconfig中的 network表單中出現表示該網路卡的表單項，把它選上即可。
　　(3)重建依賴關係：很簡單，執行make dep和make clean指令。
　　(4)產生核心程式碼：執行make zImage 指令。這個指令開始真正編譯核心程式碼，並把核心程式碼存放為arch/i386/boot 目錄下的zImage。
　　(5)為了使用新的核心程式碼，你需要用新的核心程式碼替換原有的。原有的核心程式碼一般存放在/boot 目錄下，檔案名稱類似於vmlinuz－v.s.r－m (v.s.r－m)表示核心的版本號)。如vmlinuz－2.0.34－1。執行下列指令：
　　cp arch/i386/boot/zImage /boot/vmlinuz－v.s.r－m
　　為了安全起見，可以先把原有的核心程式碼做個制作備份，以便發生錯誤時恢復。
　　至此，你可以重新起始系統以使用新的帶有正確網路卡驅動支持的Linux核心。唯一剩下未解決的是驅動程式的參數問題。有些網路卡驅動程式如果不輸入參數，那它工作就會不正常，甚至根本不工作。由於現在網路卡的驅動程式是系統啟動時由核心載入執行的，系統啟動之後用戶就很難改變這些參數了，所以你必須在系統啟動時告訴Linux核心網路卡驅動程式使用的參數。具體方法有兩種：
　　(1)在系統啟始程序LILO中輸入。
　　在LILO開始啟始系統時，用ether子指令設定乙太網卡驅動程式的參數。ether指令的使用方式為：
　　LILO：linu xether=IRO.BASE_ADDR,NAME
　　這裡帶底線的是要輸入的部分，IRQ表示中斷號，BASE_ADDR表示連接阜號，NAME表示網路卡的設備名。例如：linux ether=15,0x320,eth0
　　(2)在LILO配置文件中設定。
　　每次在系統啟動時再輸入驅動程式參數似乎有點過於麻煩。幸好系統提供了LILO的配置文件可以用來永久性的設定Linux系統啟動時的子指令。方法是在/etc/lilo.conf文件中的適當位置加入以下一行：
　　append=「ether=IRQ, BASE_ADDR,NAME」
　　這裡帶底線部分的意義同上。加入這一行後，還需要用/sbin/lilo指令把這個配置寫入啟始程序。
　　第四步：網路配置及測試
　　安裝完網路卡就可以配置網路通信了。配置網路簡單地就是使用ifconfig指令，
例如：
　　ifconfig eth0 1.2.3.4 netmask 255.0.0.0 up
　　最後ping一下網上其它機器的ip位址，檢查網路是否連通。

五、一個乙太網卡安裝實例
　　下面以Cirrus公司生產的Crystal CS8920乙太網卡為例，詳細說明上述安裝配置程序。本例中，有些指令參數，如核心來源碼目錄等，是以我使用的系統環境為出發點。具體套用中還要加以本機化。為了更接近實際，例子中也包括了對安裝中碰到的問題的描述。
　　1.此網路卡是IBM PC機的內裝式網路卡，機器只提供了Windows95/98環境下的驅動程式。由於RedHat 5.0發行版本尚未提供對此網路卡的直接支持，所以從Cirrus的站點上找到並下載了該網路卡驅動程式的Linux版本，是一個名為Linux102_tar.gz的壓縮檔案。
　　2.文件Linux102_tar.gz解壓縮後包括五個文件。包括來源碼，僅適用於Linux 2.0版本的目標模組以及readme文件。
　　3.查閱readme文件後，瞭解到這個驅動程式只能使用網路卡EEPROM中設定的連接阜號(I/O基位址)、中斷號。為了知道網路卡EEPROM的設定，又從Cirrus站點下載了該網路卡DOS版本的設定程序setup.exe
　　4.在DOS中執行setup.exe，發現網路卡的起始連接阜號為0x360，中斷號為10，與別的設備有衝突。選項setup.exe程序的相應表單，把中斷號改成5。另外，此驅動程式不支持plug and Play，故也在setup.exe中將網路卡的PnP功能遮閉掉。
　　5.我所使用的RedHat 5.0的Linux核心版本為2.0.34,所以不能用現成的驅動程式目標模組，需要自己動手編譯。如上文所述，有兩種方式使用此驅動程式。
　　6.如果要編譯成獨立模組，執行下列指令：
　　gcc －D_KERNEL_－I/usr/src/linux/include －I/usr/src/linux/net/inet－Wall －Wstrictprototypes －02 －fomit－frame－pointer －DMODULE －DCONFIG_MODVERSIONS －ccs89x0.c
　　編譯結果是名為cs89x0.o的驅動程式目標模組。要裝載此驅動程式，輸入下列指令： insmod cs89x0.o io=0x360 irq=10
　　要卸載此驅動程式，用rmmod指令：
　　rmmod cs89x0.o
　　7.如果要將驅動程式編進系統核心，
　　修改/usr/src/linux/drivers/net/CONFIG,加入：
　　CS89x0_OPTS=
　　修改/usr/src/linux/drivers/net/Config.in，加入：
　　tristate『CS8920 Support』CONFIG_CS8920
　　以上兩行是為了讓make config在配置程序中詢問是否增加CS8920網路卡的支持。修改/usr/src/linux/drivers/net/Makefile加入：
　　ifeq((CONFIG_CS8920),y)
　　L_OBJS＋=cs89x0.o
　　endif
　　修改/usr/src/linux/drivers/net/Space.c，加入：
　　extern int cs89x0_probe(struct device ＊dev);
　　……
　　＃ifdef CONFIG_CS8920
　　　　＆＆ cs89x0_probe(dev)；
　　＃endif
　　以上兩段是為了編譯並輸出網路卡驅動程式及其例程。
　　把驅動程式來源碼拷到/usr/src/linux/drivers/net目錄下。
　　在/usr/src/linux目錄下執行 make config或 make menuconfig，選項核心CS8920網路卡支持。
　　執行make dep、make clean指令。最後用 make zImage 編譯Linux核心。
　　如何設定核心驅動程式參數，上節已有說明，不再贅述。

六、結束語
　　與其它外設一樣，乙太網卡種類繁多，對於新興的操作系統Linux來說，是否能夠有效地支持這些設備，直接關係著Linux的發展前途。本文敘述的乙太網卡安裝配置只是其中的一小部分，未盡事宜希望與有識之仕共同探討。