Lwip數據包的管理方法

這篇文章主要講解了“Lwip數據包的管理方法”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“Lwip數據包的管理方法”吧！

1.1、pbuf結構

LWIP是TCP/IP協議棧的一種具體實現，本質就是對數據包的處理，在LWIP中使用一個被稱為pbuf的結構管理數據包，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：

在pbuf.h文件中

下面是翻譯版

struct pbuf {      struct pbuf      *next;  //構成鏈表的時候指向下一個pbuf      void              *payload; //指向數據緩沖區      u16_t   tot_len; //pbuf鏈表中所有pbuf的數據長度      u16_t   len;  //當前bpuf中的數據長度      u8_t     type;  //pbuf類型      u8_t   flags;  //狀態      u16_t   ref;  //用來記錄當前pbuf被引用的次數 };

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

typedef enum {     PBUF_RAM,  //pbuf數據緊跟著pbuf的結構存儲，數據存儲在ram中     PBUF_ROM,    //pbuf數據存儲在rom中     PBUF_REF,  //pbuf數據存儲在ram中，但是與pbuf結構的位置無關     PBUF_POOL   //pbuf結構和其數據存儲在同一個內存池中 } pbuf_type;

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，協議棧和應用程序中的待發送數據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

看到mem_malloc()函數，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，在網卡接收數據包時，我們使用這種方式：

在pbuf.c文件中pbuf_alloc函數

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。

事實上應用程序發送和接收的數據量可能很大，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據包的，因此只需要一個offset來存儲有關數據包的信息，其他的pbuf就不需要了!這部分也是在代碼中體現過的

第一個pbuf的payload

后續的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，并不包含數據空間，分配過程如下：

PBUF_ROM和PBUF_REF并沒有給數據空間申請內存，那么他們的數據空間在哪里呢?這兩個的數據空間可以應用其他地方的內存，不同之處在于PBUF_ROM的數據空間在ROM中，PBUF_REF的數據空間在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

實際的數據包可能會同時使用多種類型的pbuf，如下圖：

02數據包申請和釋放

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

pbuf_alloc(pbuf_layer layer, u16_t length, pbuf_type type) pbuf_free(struct pbuf *p)

pbuf_alloc()函數有兩個重要的參數：layer和type，layer決定是協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數據區中衛協議預留的首部空間，pbuf.h文件定義了一個枚舉類型pbuf_layer來描述LWIP中的層，如下：

typedef enum {      PBUF_TRANSPORT,      PBUF_IP,     PBUF_LINK,      PBUF_RAW  } pbuf_layer;

感謝各位的閱讀，以上就是“Lwip數據包的管理方法”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對Lwip數據包的管理方法這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！