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lwip分析

2008年05月08日星期四17:11

lwIP是瑞士计算机科学院（SwedishInstituteofComputerScience）的AdamDunkels等开发的一套用于嵌入式系统的开放源代码TCP/IP协议栈。Lwip既可以移植到操作系统上,又可以在无操作系统的情况下独立运行.

LwIP的特性如下：

支持多网络接口下的IP转发

支持ICMP协议

包括实验性扩展的的UDP（用户数据报协议）

包括阻塞控制，RTT估算和快速恢复和快速转发的TCP（传输控制协议）

提供专门的内部回调接口（RawAPI）用于提高应用程序性能

可选择的Berkeley接口API（多线程情况下）

在必威体育精装版的版本中支持ppp

新版本中增加了的IPfragment的支持.

支持DHCP协议,动态分配ip地址.现在网上必威体育精装版的版本是V1.3.0

lwip的进程模型(processmodel)

tcp/ip协议栈的processmodel一般有几种方式.

tcp/ip协议的每一层是一个单独进程.链路层是一个进程,ip层是一个进程,tcp层是一个进程.这样的好处是网络协

议的每一层都非常清晰,代码的调试和理解都非常容易.但是最大的坏处数据跨层传递时会引起上下文切换(contextswitch).

对于接收一个TCPsegment要引起3次contextswitch(从网卡驱动程序到链路层进程,

从链路层进程到ip层进程,从ip层进程

到TCP进程).通常对于操作系统来说,任务切换是要浪费时间的.过频的contextswich

是不可取的.

另外一种方式是TCP/IP协议栈在操作系统内核当中.应用程序通过操作系统的系统调用(systemcall)和协议栈来进行通讯.

这样TCP/IP的协议栈就限定于特定的操作系统内核了.如windows就是这种方式.3.lwip的processmodel:所有tcp/ip协议栈都在一个进程当中,这样tcp/ip协议栈

就和操作系统内核分开了.而应用层程序既可以

是单独的进程也可以驻留在tcp/ip进程中.如果应用程序是单独的进程可以通过操作系统的邮箱,消息队列等和tcp/ip进程进行通讯.

如果应用层程序驻留tcp/ip进程中,那应用层程序就利用内部回调函数口(RawAPI)和tcp/ip协议栈通讯.对于ucos来说进程就是一个系统任务.lwip的processmodel请参看下图.在图中可以看到整个tcp/ip协议栈都在同一个任务(tcpip_thread)中.应用层程序既可以是独立的任务(如图中的tftp_thread,tcpecho_thread),也可以在tcpip_thread中(如图左上角)中

利用内部回调函数口(RawAPI)和tcp/ip协议栈通讯

2.1Lwip的操作系统封装层(operatingsystem.emulationlayer)

Lwip为了适应不同的操作系统,在代码中没有使用和某一个操作系统相关的系统调用和数据结构.而是在lwip和操作系统之间增加了一个操作系统封装层.操作系统封装层为操作系统服务(定时,进程同步,消息传递)提供了一个统一的接口.在lwip中进程同步使用semaphone和消息传递采用”mbox”(其实在ucos的实现中我们使用的是MessageQueue来实现lwip中的”mbox”,下面大家可以看到这一点)

Operatingsystememulationlayer的原代码在?/lwip/src/core/sys.c中.而和具体的操作系

统相关的代码在../lwip/src/arch/sys_arch.c中.操作系统封装层的主要函数如下:

voidsys_init(void)//系统初始化

sys_thread_tsys_thread_new(void(*function)(void*arg),void*arg,intprio)//创建一个新进程

sys_mbox_tsys_mbox_new(void)//创建一个邮箱

void sys_mbox_free(sys_mbox_tmbox)//释放并删除一个邮箱

void sys_mbox_post(sys_mbox_tmbox,void*data)//发送一个消息到邮箱voidsys_mbox_fetch(sys_mbox_tmbox,void**msg)//等待邮箱中的消息sys_sem_tsys_sem_new(u