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1.1、pbuf結(jié)構(gòu)

LWIP是TCP/IP協(xié)議棧的一種具體實(shí)現(xiàn)，本質(zhì)就是對(duì)數(shù)據(jù)包的處理，在LWIP中使用一個(gè)被稱為pbuf的結(jié)構(gòu)管理數(shù)據(jù)包，LWIP源碼中的pbuf.c和pbuf.h這兩個(gè)文件就是關(guān)于pbuf的，pbuf結(jié)構(gòu)如下：

在pbuf.h文件中

下面是翻譯版

struct pbuf 
{ 
     struct pbuf      *next;  //構(gòu)成鏈表的時(shí)候指向下一個(gè)pbuf 
     void              *payload; //指向數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 
     u16_t   tot_len; //pbuf鏈表中所有pbuf的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 
     u16_t   len;  //當(dāng)前bpuf中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 
     u8_t     type;  //pbuf類(lèi)型 
     u8_t   flags;  //狀態(tài) 
     u16_t   ref;  //用來(lái)記錄當(dāng)前pbuf被引用的次數(shù) 
}; 

1.2、tot_len

說(shuō)一下tot_len的講解

大家最好理解一下英文的意思，我說(shuō)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(guò)去

也就是pbuf_type的類(lèi)型有

typedef enum 
{ 
    PBUF_RAM,  //pbuf數(shù)據(jù)緊跟著pbuf的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在ram中 
    PBUF_ROM,    //pbuf數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在rom中 
    PBUF_REF,  //pbuf數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在ram中，但是與pbuf結(jié)構(gòu)的位置無(wú)關(guān) 
    PBUF_POOL   //pbuf結(jié)構(gòu)和其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)內(nèi)存池中 
} pbuf_type; 

分別講一下這四種類(lèi)型

1.3.1、PBUF_RAM

PBUF_RAM類(lèi)型的pbuf空間是從LWIP的內(nèi)存堆中申請(qǐng)得到的，協(xié)議棧和應(yīng)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(qǐng)是在pbuf_alloc()中進(jìn)行的，PBUF_RAM類(lèi)型的申請(qǐng)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(nèi)存堆里申請(qǐng)的內(nèi)存

申請(qǐng)的大小是：pbuf的大小+ 實(shí)際申請(qǐng)的大小

offset是一個(gè)偏移，這個(gè)offset里面用來(lái)存儲(chǔ)一些首部字段，如TCP報(bào)文首部，IP首部等等。

最終申請(qǐng)出來(lái)的PBUF_RAM類(lèi)型的pbuf結(jié)構(gòu)是

下圖1部分的就是pbuf結(jié)構(gòu)部分

2部分是offset部分

1.3.2、PBUF_POOL

PBUF_POOL類(lèi)型的pbuf空間是從LWIP的內(nèi)存池中申請(qǐng)得到的，因?yàn)槭菑膬?nèi)存池中申請(qǐng)的，所以這種類(lèi)型的pbuf分配時(shí)間極短，在網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)包時(shí)，我們使用這種方式：

在pbuf.c文件中pbuf_alloc函數(shù)

既然PBUF_POOL類(lèi)型是在內(nèi)存池中申請(qǐng)的，那么就必須得有對(duì)應(yīng)的POOL類(lèi)型，在LWIP初始化的時(shí)候就會(huì)自動(dòng)的兩類(lèi)與pbuf相關(guān)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(lèi)的，MEMP_PBUF_POOL是用于PBUF_POOL類(lèi)型的。

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

注意看，上圖中只有第一個(gè)pbuf有offset，這是因?yàn)檫@都是一個(gè)數(shù)據(jù)包的，因此只需要一個(gè)offset來(lái)存儲(chǔ)有關(guān)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(guò)的

第一個(gè)pbuf的payload

后續(xù)的pbuf的payload

1.3.3、PBUF_ROM和PBUF_REF

PBUF_ROM和PBUF_REF類(lèi)型的pbuf空間也是從LWIP的內(nèi)存池中申請(qǐng)得到的，分配方法都一樣的，他們使用內(nèi)存池MEMP_PBUF，這兩種類(lèi)型申請(qǐng)的是指pbuf結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存空間，并不包含數(shù)據(jù)空間，分配過(guò)程如下：

PBUF_ROM和PBUF_REF并沒(méi)有給數(shù)據(jù)空間申請(qǐng)內(nèi)存，那么他們的數(shù)據(jù)空間在哪里呢?這兩個(gè)的數(shù)據(jù)空間可以應(yīng)用其他地方的內(nèi)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(lèi)型的pbuf最終如下：

1.3.4、多種類(lèi)型pbuf混合使用

實(shí)際的數(shù)據(jù)包可能會(huì)同時(shí)使用多種類(lèi)型的pbuf，如下圖：

02數(shù)據(jù)包申請(qǐng)和釋放

pbuf的申請(qǐng)和釋放通過(guò)函數(shù)pbuf_alloc()和pbuf_free()來(lái)完成，pbuf_alloc()函數(shù)和pbuf_free()函數(shù)原型如下：

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

pbuf_alloc()函數(shù)有兩個(gè)重要的參數(shù)：layer和type，layer決定是協(xié)議棧的哪一層申請(qǐng)的，type決定申請(qǐng)的pbuf類(lèi)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(yù)留的首部空間，pbuf.h文件定義了一個(gè)枚舉類(lèi)型pbuf_layer來(lái)描述LWIP中的層，如下：

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