Netifd简介
Netifd是OpenWrt中用于进行网络配置的守护进程，基本上所有网络接口设置以及内核的netlink事件都可以由netifd来处理完成。 在启动netifd之前用户需要将所需的配置写入uci配置文件/etc/config/network中，以告知netifd如何设置这些网络接口，如IP地址、上网类型等。如果在netifd运行过程中需要修改配置，则只需更新并保存/etc/config/network，执行/etc/init.d/network reload，netifd便可根据配置文件差异快速地完成网络接口的更新。
Netifd基本框架
我们配置一个网络接口通常都要完成下面三类工作：
\1. MAC地址、设备MTU、协商速率等L2属性，这些都是直接操作实际网络设备的。
\2. IP地址、路由（包括应用层的DNS）等L3属性。
\3. 设置特定接入方式，如静态IP、DHCP、PPPoE等。设置完成后可能需要更新L3的属性。
我们可以通过上述思路来理解netifd的设计：
拿我们最常用的路由器来讲，作为路由器的使用者我们只关心要配置interface层的哪个接口（LAN口、WAN口？），以及配置成怎样的上网方式。使用netifd配置网络，也是以interface为中心：创建一个interface并指明其依赖的实际网络设备（device），及其绑定的上网方式（proto handler），就完成了一个网络接口的配置并可使其开始工作。当网络状态发生变化时，这三者之间也能相互通知（事件通知或引用计数)以完成自身状态的转换。
例如，在/etc/config/network中对WAN口的配置如下 ：
config interface 'wan'
option ifname 'eth0'
option proto 'static'
option mtu '1500'
option auto '1'
option netmask '255.255.255.0'
option ipaddr '192.168.1.100'
option gateway '192.168.1.1'
option dns '8.8.8.8'123456789
Netifd通过读取上述配置，来创建出一个名为”WAN”的interface实例并将其中与interface相关的配置项应用到这个新创建的实例中。同时，如果其指定依赖的设备（ifname）不存在，就通过配置中与device相关的配置项创建一个新的device，并确定二者的依赖（引用）关系。由于proto handler中每一种proto的工作方式是确定的，不依赖于任何配置，因此在netifd启动时就会初始化好所有的proto handler，因而要求配置中的proto一项必须是在netifd中已存在的proto handler的名字。 也可以单独用一个uci section来保存device的配置信息，让netifd先把device创建好。
设备层（Device）
Device是指链路层的设备，在netifd中就特指链路层的网络设备。Netifd中每个设备都用一个struct device结构的实例来表示，例如典型的物理设备、bridge（一个网桥设备实际是对应一个struct bridge_state实例，但和通用设备相关的属性仍放在其dev成员中）、VLAN设备等。 创建好一个设备后，如果要引用这个设备，就要注册一个device_user，像上面说的，device的user一般是interface，但也有device之间相互引用的情况，例如bridge member和bridge的关系。向device注册和注销device_user的函数为device_add_user(user, dev)和device_remove_user(user)。
Device user
/*
* device dependency with callbacks
*/
struct device_user {
struct list_head list;
bool claimed;
bool hotplug;
bool alias;
struct device *dev;
void (*cb)(struct device_user *, enum device_event);
};12345678910111213
各个成员的含义： list：该user引用的deivce的user链表节点。 claimed：相当于引用计数，由于一个user实例只能作为某一个device的user，因此设为BOOL类型。一个user在绑定了device后，还要通过device_claim才算真正使用了device。这样就允许引用和生效可以不同时进行，例如要等热插拔设备存在时才能启动interface。与claim相反的操作为device_release()。 hotplug：标识bridge下动态添加的、以及调ubus call network.interface add_device的设备。 alias：用来标记将该user加到device的users链表还是aliases链表。 dev：该user引用的device对象指针。 cb()：当device状态发生变化时，会调用该cb()函数以事件的形式来通知所有的users。目前支持的事件类型可参考netifd的DESIGN。
设备struct device中也维护了一个引用计数来控制设备的up/down状态，每次device_claim(user)成功后，引用计数+1，每次device_release(user)成功后，引用计数-1。当引用计数从0变1，即有一个user使用了该device时，device就会被UP起来，而当引用计数从1变0，即最后一个user离开时，device就会立即被DOWN掉。
接口层（interface）
由于device属于L2层的概念，如果用户对一个网络设备配置属于L3或更高层协议的属性，则要直接对interface进行操作，进而间接作用于device。因此一个interface必须绑定到一个device上，通过struct interface的main_dev成员指定。 Interface配置完成后，是否可以UP或DOWN由available和autostart两个成员来决定：
struct interface {
… …
bool available;
bool autostart;
bool config_autostart; /* uci配置中的"autostart"，默认为true。仅用于uci有关的操作 */
… …
};
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available：interface是否是可用的(已准备好可以up了)，通过interface_set_available()来设置。 autostart：interface在配置完成后，是否自动执行up操作，默认和config_autostart值相同。但如果用户手动up了interface(如通过ubus来up)，则autostart强制变为true。如果用户手动down了interface(如通过ubus来down)，则autostart强制变为false。
而一个interface的具体配置内容都放在struct interface_ip_settings的结构中，由于一个interface可能有多个IP/Route/DNS条目，因此将这些信息又封装了一层，而不是直接放到struct interface中。
Interface user
不常用。Alias设备会产生一个interface user，用于指明自己的parent。Alias自身作为user的信息保存在struct interface的parent_iface成员中，而其parent则用struct interface的parent_ifname来指定。
Netifd的uci配置
只要熟悉uci那些API，对netifd启动和reload时读取配置这部分内容就很容易理解了。Netfid使用名为network的配置文件。
Proto shell
Proto handler的注册
通过构造函数，在netifd启动的时候便注册了一系列的proto handler（注册到一个全局的AVL树中）。
proto_shell_init() -> proto_shell_add_script() -> proto_shell_add_handler() -> add_proto_handler();
static_proto_init() -> add_proto_handler();12
注册的过程为：在/lib/netifd/proto目录下对每个.sh文件执行***./xxx.sh ” dump***，然后分析执行结果。例如对于dhcp.sh：
root@openwrt:/lib/netifd/proto# ./dhcp.sh '' dump
{ "name": "dhcp", "config": [ [ "ipaddr", 3 ], [ "netmask", 3 ], [ "hostname", 3 ], [ "clientid", 3 ]
, [ "vendorid", 3 ], [ "enable_broadcast", 7 ], [ "reqopts", 3 ] ], "no-device": false, "available":
false }
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而最终该脚本的proto handler保存在一个struct proto_handler结构的实体中，并添加到全局的handler树中，供后续查找和引用。上述的dhcp.sh注册的结果为：
struct proto_shell_handler *handler;
handler->script_name = "./dhcp.sh";
handler->proto.name = "dhcp";
handler->proto.config_params = &handler->config;
handler->proto.attach = proto_shell_attach;
handler->proto.flags |= ...; //由no-device和available决定，ppp使用，static和dhcp不关注
handler->proto.avl.key = handler->proto.name; //插到handler树中的key
handler->config.n_params = 7; //下面config param的数目
handler->config_buf = "ipaddr\0netmask\0hostname ..."
handler->config.params[0].name = "ipaddr";
handler->config.params[0].type = 3; //BLOBMSG_TYPE_STRING
handler->config.params[1].name = "netmask";
handler->config.params[1].type = 3;
... ...
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其中handler->proto.config_params中的配置列表，就是为了使proto生效，而需要在uci中配置的项。 而对于static的proto handler内容就比较简单，直接在netifd代码中定义的：
static struct proto_handler static_proto = {
.name = "static",
.flags = PROTO_FLAG_IMMEDIATE,
.config_params = &proto_ip_attr,
.attach = static_attach,
};
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值得注意的是，static proto携带了PROTO_FLAG_IMMEDIATE标记。
Proto与interface的绑定
interface的config中具有名为”proto”的属性，在interface_init()函数中读取uci配置获取proto的名字（如”static”、”dhcp”、”pptp”），然后查找已注册的对应名字的proto handler，并赋值给interface的proto_handler数据成员，这样就使一个interface绑定到了一个特定的proto handler上。这是在初始化一个interface的时候完成的。
Proto与interface的交互
由于proto是更上层的概念，因此是与interface无关的，而一个interface总会关联到一种proto。例如，WAN口总会要设置一种上网方式（static/dhcp/pppoe等），因此在interface进行配置的过程中，通过调用其proto_handler的attach()方法，为自己分配一个struct interface_proto_state结构并赋值给interface的proto数据成员。这个过程是在proto_init_interface()函数中完成的。也就是说，interface通过其proto成员与proto层交互来通知proto自身状态的变化。
struct interface_proto_state {
const struct proto_handler *handler; //其对应的proto handler
struct interface_t *iface; //其attach的interface
/* 由proto的user来赋值，对于interface，被统一赋值为了interface_proto_cb */
void (*proto_event)(struct interface_proto_state *, enum interface_proto_event ev);
/* 由特定proto handler来赋值。 */
int (*notify)(struct interface_proto_state *, struct blob_attr *data);
int (*cb)(struct interface_proto_state *, enum interface_proto_cmd cmd, bool force);
void (*free)(struct interface_proto_state *);
};
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这个结构中的几个方法： cb: 在interface向proto发送某个事件event时，proto的处理函数。目前proto接受的事件有两个：PROTO_CMD_SETUP和PROTO_CMD_TEARDOWN。 proto_event: 在proto处理event完成后，如果需要告知interface处理已完成，就调用该方法。Interface会根据这个回复的消息做这个event的收尾工作。 notify: 如果proto需要主动改变interface的状态，则调用该方法。可以在/lib/netifd/netifd-proto.sh中去了解不同”action”的值的含义以及如何通过ubus通知到netifd的，netifd收到notify的消息后，由proto_shell_notify()进行处理。 free: 释放自己的struct interface_proto_state指针。
Interface通过interface_proto_event()函数向proto层发送事件来告知其自身状态的变化，即这个函数是interface层通向proto层的入口，在interface的状态变为IFS_SETUP或IFS_TEARDOWN的时候都会通过该函数通知到proto，发送的事件对应为PROTO_CMD_SETUP和PROTO_CMD_TEARDOWN。
参考资料
[1] https://wiki.openwrt.org/doc/techref/netifd OpenWrt Wiki - netifd Technical Reference [2] http://git.openwrt.org/?p=project/netifd.git;a=blob;f=DESIGN netifd DESIGN [3] http://git.openwrt.org/?p=project/netifd.git;a=summary netifd project