mac80211概览

mac80211是linux kernel中的一个子系统，它为无线设备soft-MAC/half-MAC提供了分享实施方案，包含MLME和另外一些代码。

mac80211的架构

其他相关联的还有TX/RX路径（包含一些软件加密）

为网络管理，IBSS，mesh等提供的控制路径

一些AP的管理，如省电缓冲

mac80211的代码结构

最重要的是kernel提供的驱动API，该文件定义了mac8011源码中使用的API：

include/net/mac80211.h

以下是net/mac80211源码中除了头文件外的重要组成：

files	function
Kcong, Makele	build system
ieee80211 i.h	most internal data structures
main.c	main module entry points/main entry points for driver calls (reg/dereg)
iface.c	virtual interface handling
key.c, key.h	key management
sta info.c, sta info.h	Station (peer) management
pm.c	power management (suspend/hibernate)
rate.c, rate.h	internal rate control functions
rc80211*	rate control algorithms
rx.c	frame receive path
tx.c	frame transmit path
scan.c	software scanning cod
ht.c, agg-rx.c, agg-tx.c	HT/aggregation code
meshf, hwmp, plink, pathtblg.fc,hg	802.11s mesh
mlme.c	Station/managed mode MLME
ibss.c	IBSS MLME
cfg.c, cfg.h, wext.c	conguration entry points
event.c	events to userspace
spectmgmt.c	spectrum management code
aes*, tkip., wep., michael., wpa.	WPA/RSN/WEP code
wme.c, wme.h	some QoS code
util.c	utility functions
led.c, led.h	LED handling
debugfs*	debugfs code

mac80211数据结构体

 ieee80211 local/ieee80211 hw

这两个结构体用来表示每一个无线设备，ieee80211_hw是ieee80211_local的队驱动可视的一部分，它们包含了所有无线设备的操作信息。

sta info/ieee80211 sta

表示任何一个站点peer，mesh peer，IBSS peer，AP，WDS peer，也能做DLS peer。ieee80211_sta是对驱动可视的一部分。它们的生命周期管理依赖RCU

ieee80211 conf

表示硬件的配置信息，最重要的是当年的频率，它是硬件最特殊的参数结构体

ieee80211 bss conf

表示BSS的配置，且包含所有类别的BSSes。

ieee80211 key/ieee80211 key conf

表示加密和解密的key。

ieee80211 tx info

最复杂的数据结构体，用在skb的控制buffer中。

ieee80211 rx status

包含了接收帧的状态，可以通过mac80211驱动接收数据帧

ieee80211 sub if data/ieee80211 vif

包含了每个虚拟接口的信息。包括的子结构体

ieee80211 if ap

 ieee80211 if wds

 ieee80211 if vlan

 ieee80211 if managed

 ieee80211 if ibss

 ieee80211 if mesh

mac8011的主要流程

配置

所有发起来自用户空间（wext或者nl80211）

managed和IBSS模式：触发状态机（基于workqueue）

有些操作或多或少直接通过驱动传递（比如信道设置）

接收路径

通过函数

ieee80211_rx()

接收帧

调用

ieee80211_rx_monitor()

拷贝帧传递给所有监听接口

调用

invoke_rx_handlers()

处理帧

如果是数据帧，转换成802.3帧格式，传递给上层协议栈

如果是管理帧/控制帧，传递给MLME

接收处理钩子（

invoke_rx_handlers

）

ieee80211_rx_h_passive_scan
ieee80211_rx_h_check
ieee80211_rx_h_decrypt
ieee80211_rx_h_check_more_data
ieee80211_rx_h_sta_process
ieee80211_rx_h_defragment
ieee80211_rx_h_ps_poll
ieee80211_rx_h_michael_mic_verify
ieee80211_rx_h_remove_qos_control
ieee80211_rx_h_amsdu
ieee80211_rx_h_mesh_fwding
ieee80211_rx_h_data
ieee80211_rx_h_ctrl
ieee80211_rx_h_action
ieee80211_rx_h_mgmt

发送路径

帧传递给

ieee80211_subif_start_xmit()

把帧转换成802.11格式，丢弃发给未认证工作站的单播包，除了来自本地的EAPOL帧

如果是MONITOR接口，在帧头部增加radiotap信息

调用

invoke_tx_handlers()

处理帧

调用

drv_tx()

，把帧传递给驱动

发送处理钩子（

invoke_tx_handlers

）

ieee80211_tx_h_dynamic_ps
ieee80211_tx_h_check_assoc
ieee80211_tx_h_ps_buf
ieee80211_tx_h_select_key
ieee80211_tx_h_sta
ieee80211_tx_h_rate_ctrl
ieee80211_tx_h_michael_mic_add
ieee80211_tx_h_sequence
ieee80211_tx_h_fragment
ieee80211_tx_h_stats
ieee80211_tx_h_encrypt
ieee80211_tx_h_calculate_duration

mangement/MLME

状态机运行依赖于用户请求

标准方法如下：

probe request/response

auth request/response

assoc request/response

notification request/response



IBSS

尝试寻找IBSS

加入IBSS或者创建IBSS

如果没有配对，则周期性地尝试寻找IBSS并加入

创建接口路径

创建接口由用户空间通过nl80211发起

分配网络设备空间（包含sdata对象空间）

初始化网络设备

初始化sdata对象（包括设备类型，接口类型，设备操作函数等等）

注册网络设备

把sdata对象加入

local->interfaces

删除接口路径

删除接口由用户空间通过nl80211发起

把sdata对象从local->interfaces移除

移除网络设备

创建station路径

创建station由用户空间通过nl80211发起

分配

sta_info

对象空间

初始化

sta_info

对象（包括侦听间隔，支持速率集等等）

初始化

sta_info

对象的速率控制对象

把

sta_info

对象加入

local->sta_pending_list

调用

local->ops->sta_add

通知驱动创建station

把

sta_info

对象加入

local->sta_list

删除station路径

删除station由用户空间通过nl80211发起

删除

sta_info

对象的key对象

把

sta_info

对象从

local->sta_pending_list

移除

调用

local->ops->sta_remove

通知驱动移除station

删除

sta_info

对象的速率控制对象

把

sta_info

对象从

local->sta_lis

t移除

扫描请求路径

扫描请求由用户空间通过nl80211发起

如果支持硬件扫描，调用

local->ops->hw_scan()

执行硬件扫描

否则，调用

ieee80211_start_sw_scan()

执行软件扫描

延时唤醒

ieee80211_scan_work()

扫描状态机路径

如果存在硬件扫描请求，调用drv_hw_scan()进行扫描，如果失败，调用

ieee80211_scan_completed()

完成扫描

如果存在扫描请求，同时未进行扫描，调用

__ieee80211_start_scan()

进行软件扫描，如果失败，调用

ieee80211_scan_completed()

完成扫描

根据

next_scan_state

调用相应的处理函数

如果

next_delay==0

，则继续根据

next_scan_state

调用相应的处理函数

延时唤醒

ieee80211_scan_work()

MAC80211切换点

配置

wireless extensions (wext)

cfg80211 (通过nl80211和用户空间通信)

wext

设置SSID，BSSID和其他关联参数

设置RTS/fragmentation thresholds

managed/IBSS模式的加密密钥

cfg80211

扫描

用户管理（AP）

mesh管理

虚拟接口管理

AP模式加密密钥

从mac80211到速率控制

速率控制不是驱动的一部分

每个驱动有自己的速率控制选择算法

速率控制填充

ieee80211_tx_info

速率信息

速率控制获取发送状态

从mac80211到驱动

驱动方法（

ieee80211_ops

）

mac80211有一些输出函数

参考include/net/mac80211.h

mac80211主要函数

ieee80211_alloc_hw()

分配wiphy对象空间（保证私有数据和硬件私有数据32字节对齐，wiphy包含

ieee80211_local

和驱动私有数据）

初始化wiphy对象（包括重传次数，RTS门限等等）

初始化

ieee80211_local

（包括重传次数，工作队列，接口链表等等）

初始化

sta_pending_list

链表

初始化

sta_list

链表

ieee80211_register_hw()

分配

int_scan_req

数据结构

初始化支持接口类型（包括MONITOR接口）

注册wiphy

初始化WEP

初始化速率控制算法

注册STA接口（默认wlan0）

ieee80211_rx()

拷贝skb，同时在skb头部增加radiotap信息，传递给所有监听接口

如果是数据帧，根据MAC地址查找station

如果station没有找到，把skb传递给所有接口处理

数据帧：转换成802.3帧格式，传递给网络协议栈

管理帧/控制帧：传递给MLME

ieee80211_xmit()

如果skb来自监听接口，移除skb头部的radiotap信息

进行skb预处理（包括设置QoS优先级，设置分段标志，ACK应答标志等等）

选择加密密钥

选择速率（ESP8089采用硬件速率控制，所以mac80211速率控制无效）

加密（mac80211采用硬件加速，所以mac80211加密无效）

通过

local->ops->tx()

把skb传递给驱动