3 宏编译开关若定义MEM_LIBC_MALLOC=1,直接使用C库中的malloc、free来分配动态内存;否则使用LWIP自带的mem_malloc、mem_free等函数。
若定义MEMP_MEM_MALLOC=1,则memp.c中的全部内容不会被编译,用内存堆来实现内存池分配,使用这种方式得考虑是否能忍受内存堆分配带来的时间延迟。
若定义MEM_USE_POOLS=1,则mem.c中的全部内容不会被编译,用内存池来实现内存堆的分配,使用这种方式得考虑是否能忍受因为POOL内存固定大小而带来的内存浪费。此外用户需要定义宏MEM_USE_CUSTOM_POOLS=1,还需要额外实现一个头文件lwippools.h,并在其中开辟一些用于内存堆分配函数的内存池POOL,开辟空间的格式如下:
LWIP_MALLOC_MEMPOOL_START
LWIP_MALLOC_MEMPOOL(20, 256)
LWIP_MALLOC_MEMPOOL(10, 512)
LWIP_MALLOC_MEMPOOL_END
二 LWIP启动时序图6展示了LWIP启动时序,大部分函数都是LWIP自带的,主要的移植代码是eth_init()实现初始化以太网接口,启动程序会创建2个线程:tcpip_thread负责LWIP的绝大部分工作(主要是协议栈的解析和系统运行),ethernetif_thread负责从网口接收数据包再交付给tcpip_thread线程进行处理。
图6 LWIP启动函数 三 LWIP运行逻辑1 接收数据包图7
接收数据包 当以太网口接收到一个数据包后,EMAC_IRQ中断服务程序通过信号量通知ethernetif线程,ethernetif线程调用low_level_input()接收该数据包并通过邮箱交付给tcpip_thread线程,tcpip_thread根据该数据包的类型进行相应处理。它是建立在消息传递的基础上的,如图8所示。 图8
数据包消息的产生和处理 2 SequentialAPI函数调用API设计的核心在于让用户进程负责尽可能多的工作,例如数据的计算、拷贝等;而协议栈进程只负责简单的通信工作,这是很合理的,因为系统可能存在多个应用程序,它们都使用协议栈进程提供的通信服务,保证内核进程的高效性和实时性是提高系统性能的重要保障。进程之间通信使用IPC技术,包括邮箱、信号量和共享内存,如图9所示。
图9
协议栈API实现 以函数netconn_bind()为例看API是如何实现的,首先用户程序中调用函数netconn_bind()绑定一个连接,则这个函数实现时,是通过向内核进程发送一个TCPIP_MSG_API类型的消息,告诉内核进程执行do_bind函数:在消息发送后,函数阻塞在信号量上,等待内核处理该消息;内核在处理消息时,会根据消息内容调用do_bind,而do_bind会根据连接的类型调用内核函数udp_bind、tcp_bind或raw_bind;当do_bind执行完后,它会释放信号量,这使被阻塞的netconn_bind得以继续执行,整个过程如图10所示。
图10 API函数实现 |