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一篇帶給你Lwip數(shù)據(jù)包管理

1.1、pbuf結構

LWIP是TCP/IP協(xié)議棧的一種具體實現(xiàn)，本質就是對數(shù)據(jù)包的處理，在LWIP中使用一個被稱為pbuf的結構管理數(shù)據(jù)包，LWIP源碼中的pbuf.c和pbuf.h這兩個文件就是關于pbuf的，pbuf結構如下：

創(chuàng)新互聯(lián)公司于2013年開始，先為延安等服務建站，延安等地企業(yè)，進行企業(yè)商務咨詢服務。為延安企業(yè)網(wǎng)站制作PC+手機+微官網(wǎng)三網(wǎng)同步一站式服務解決您的所有建站問題。

在pbuf.h文件中

下面是翻譯版

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. struct pbuf 
    2.   
  
  
  
  2. { 
    3.   
  
  
  
  3.      struct pbuf      *next;  //構成鏈表的時候指向下一個pbuf 
    4.   
  
  
  
  4.      void              *payload; //指向數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 
    5.   
  
  
  
  5.      u16_t   tot_len; //pbuf鏈表中所有pbuf的數(shù)據(jù)長度 
    6.   
  
  
  
  6.      u16_t   len;  //當前bpuf中的數(shù)據(jù)長度 
    7.   
  
  
  
  7.      u8_t     type;  //pbuf類型 
    8.   
  
  
  
  8.      u8_t   flags;  //狀態(tài) 
    9.   
  
  
  
  9.      u16_t   ref;  //用來記錄當前pbuf被引用的次數(shù) 
    10.   
  
  
  
  10. }; 
    11.

1.2、tot_len

說一下tot_len的講解

大家最好理解一下英文的意思，我說完中文，再回頭看一下英文。

1.3、type

下面我們看一下type

從這里可是使用編譯器跳過去

也就是pbuf_type的類型有

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. typedef enum 
    2.   
  
  
  
  2. { 
    3.   
  
  
  
  3.     PBUF_RAM,  //pbuf數(shù)據(jù)緊跟著pbuf的結構存儲，數(shù)據(jù)存儲在ram中 
    4.   
  
  
  
  4.     PBUF_ROM,    //pbuf數(shù)據(jù)存儲在rom中 
    5.   
  
  
  
  5.     PBUF_REF,  //pbuf數(shù)據(jù)存儲在ram中，但是與pbuf結構的位置無關 
    6.   
  
  
  
  6.     PBUF_POOL   //pbuf結構和其數(shù)據(jù)存儲在同一個內存池中 
    7.   
  
  
  
  7. } pbuf_type; 
    8.

分別講一下這四種類型

1.3.1、PBUF_RAM

PBUF_RAM類型的pbuf空間是從LWIP的內存堆中申請得到的，協(xié)議棧和應用程序中的待發(fā)送數(shù)據(jù)就是采用的這種方法，pbuf的申請是在pbuf_alloc()中進行的，PBUF_RAM類型的申請代碼如下：

在pbuf.c文件中pbuf_alloc函數(shù)

看到mem_malloc()函數(shù)，知道是從內存堆里申請的內存

申請的大小是：pbuf的大小+ 實際申請的大小

offset是一個偏移，這個offset里面用來存儲一些首部字段，如TCP報文首部，IP首部等等。

最終申請出來的PBUF_RAM類型的pbuf結構是

下圖1部分的就是pbuf結構部分

2部分是offset部分

1.3.2、PBUF_POOL

PBUF_POOL類型的pbuf空間是從LWIP的內存池中申請得到的，因為是從內存池中申請的，所以這種類型的pbuf分配時間極短，在網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)包時，我們使用這種方式：

在pbuf.c文件中pbuf_alloc函數(shù)

既然PBUF_POOL類型是在內存池中申請的，那么就必須得有對應的POOL類型，在LWIP初始化的時候就會自動的兩類與pbuf相關的POOL：MEMP_PBUF和MEMP_PBUF_POOL(在memp_std.h中)，其中MEMP_PBUF是用于PBUF_REF和PBUF_ROM這兩類的，MEMP_PBUF_POOL是用于PBUF_POOL類型的。

事實上應用程序發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)量可能很大，但是內存池類型的內存分配每次分配到的大小是固定的，因此可能會需要進行多次分配，最終的分配成功的PBUF_POOL類型的pbuf如下圖：

注意看，上圖中只有第一個pbuf有offset，這是因為這都是一個數(shù)據(jù)包的，因此只需要一個offset來存儲有關數(shù)據(jù)包的信息，其他的pbuf就不需要了!這部分也是在代碼中體現(xiàn)過的

第一個pbuf的payload

后續(xù)的pbuf的payload

1.3.3、PBUF_ROM和PBUF_REF

PBUF_ROM和PBUF_REF類型的pbuf空間也是從LWIP的內存池中申請得到的，分配方法都一樣的，他們使用內存池MEMP_PBUF，這兩種類型申請的是指pbuf結構體的內存空間，并不包含數(shù)據(jù)空間，分配過程如下：

PBUF_ROM和PBUF_REF并沒有給數(shù)據(jù)空間申請內存，那么他們的數(shù)據(jù)空間在哪里呢?這兩個的數(shù)據(jù)空間可以應用其他地方的內存，不同之處在于PBUF_ROM的數(shù)據(jù)空間在ROM中，PBUF_REF的數(shù)據(jù)空間在RAM中。這兩種類型的pbuf最終如下：

1.3.4、多種類型pbuf混合使用

實際的數(shù)據(jù)包可能會同時使用多種類型的pbuf，如下圖：

02數(shù)據(jù)包申請和釋放

pbuf的申請和釋放通過函數(shù)pbuf_alloc()和pbuf_free()來完成，pbuf_alloc()函數(shù)和pbuf_free()函數(shù)原型如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. pbuf_alloc(pbuf_layer layer, u16_t length, pbuf_type type) 
    2.   
  
  
  
  2. pbuf_free(struct pbuf *p) 
    3.

pbuf_alloc()函數(shù)有兩個重要的參數(shù)：layer和type，layer決定是協(xié)議棧的哪一層申請的，type決定申請的pbuf類型，layer決定了pbuf中的offset，也就是pbuf數(shù)據(jù)區(qū)中衛(wèi)協(xié)議預留的首部空間，pbuf.h文件定義了一個枚舉類型pbuf_layer來描述LWIP中的層，如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. typedef enum {    
    2.   
  
  
  
  2.   PBUF_TRANSPORT,    
    3.   
  
  
  
  3.   PBUF_IP,   
    4.   
  
  
  
  4.   PBUF_LINK,    
    5.   
  
  
  
  5.   PBUF_RAW  
    6.   
  
  
  
  6. } pbuf_layer; 
    7.

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