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LWIP之TCP层发送相关 2009-05-16 00:42:09标签： 原创作品，允许转载，转载时请务必以超链接形式标明文章 原始出处 、作者信息和本声明。否则将追究法律责任。/214870/158415 2009-5-11 LWIP之TCP层发送相关现在我们正式开始进入对TCP的研究，它属于传输层协议，它为应用程序提供了可靠的字节流服务。在LWIP中基本的TCP处理过程被分割为六个功能函数的实现：tcp_input(), tcp_process(), tcp_receive()【与TCP输入有关】, tcp_write(), tcp_enqueue(), tcp_output()【用于TCP输出】。这些是从大的方面来划分的。现在先从小部tcp.c文件来分析一下：我们知道这里的函数都是被socket那一层的最终调用的。为了利于分析，我选择lwip_send函数来分析，具体不多说，最终调用到了static err_t do_writemore(struct netconn *conn)这个函数，当然这期间也做了不少工作，最主要的就是把发送数据的指针放到了msg的指定变量中msg.msg.msg.w.dataptr = dataptr;/指针msg.msg.msg.w.len = size; /长度这些又经过转化放到了netconn的write_msg中最后就是对do_writemore的调用了，下面详细分析这个函数。这个函数的最直接调用有以下几个：available = tcp_sndbuf(conn-pcb.tcp);err = tcp_write(conn-pcb.tcp, dataptr, len, conn-write_msg-msg.w.apiflags);err = tcp_output_nagle(conn-pcb.tcp);err = tcp_output(conn-pcb.tcp);好，先看tcp_sndbuf这个。从其参数，我们应该想像pcb的重要性。#define tcp_sndbuf(pcb) (pcb)-snd_buf)/由下面分析得这里直接返回buf大小那就继续跟踪这个pcb好了。是的，这还得从lwip_socket开始，在创建连接netconn的时候调用了do_newconn，它接着调用了pcb_new，在这个函数中如果是tcp的话有以下代码msg-conn-pcb.tcp = tcp_new();哈哈，还记得吧，在前面我讨论到了这里，就没有再讨论了。嗯，现在开始吧。* Creates a new TCP protocol control block but doesnt place it on* any of the TCP PCB lists.* The pcb is not put on any list until binding using tcp_bind().struct tcp_pcb * tcp_new(void) return tcp_alloc(TCP_PRIO_NORMAL);也许注释的意义更大一些吧，哈哈，至此，我们从注释可以知道，tcp_bind的作用是把tcp的pcb放入list中，至少是某一个list既然都提到了，似乎不说说有点过意不去啊。Lwid_bind函数最终会调用到tcp_bind【当然是tcp为例进行分析】。这个函数也比较有意思，在进入正题之前先来了下面这么个调用if (port = 0) port = tcp_new_port();意思很明显，就是分配个新的端口号，有意思的就是这个端口号的分配函数tcp_new_portstatic u16_ttcp_new_port(void) struct tcp_pcb *pcb;#ifndef TCP_LOCAL_PORT_RANGE_START#define TCP_LOCAL_PORT_RANGE_START 4096#define TCP_LOCAL_PORT_RANGE_END 0x7fff#endif static u16_t port = TCP_LOCAL_PORT_RANGE_START; again: if (+port TCP_LOCAL_PORT_RANGE_END) port = TCP_LOCAL_PORT_RANGE_START; for(pcb = tcp_active_pcbs; pcb != NULL; pcb = pcb-next) if (pcb-local_port = port) goto again; for(pcb = tcp_tw_pcbs; pcb != NULL; pcb = pcb-next) if (pcb-local_port = port) goto again; for(pcb = (struct tcp_pcb *)tcp_listen_pcbs.pcbs; pcb != NULL; pcb = pcb-next) if (pcb-local_port = port) goto again; return port;分别检查了3个pcb链表，本来我不想把这个函数的实现列在这里的，但是这里告诉了我们一些东西，至少我们知道有3个pcb的链表，分别是tcp_active_pcbs【处于接受发送数据状态的pcbs】、tcp_tw_pcbs【处于时间等待状态的pcbs】、tcp_listen_pcbs【处于监听状态的pcbs】。似乎tcp_bind函数更有意思，它分别检查了4个pcbs链表，除了上面的三个还有一个tcp_bound_pcbs【处于已经绑定但还没有连接或者监听pcbs】。作用是是否有与目前pcb的ipaddr相同的pcb存在。不过这些都不是最重要的，TCP_REG(&tcp_bound_pcbs, pcb);才是我们的目的，果然如此，直接加入到了tcp_bound_pcbs链表中了。struct tcp_pcb * tcp_alloc(u8_t prio)/是的，你没看错，这个参数是学名是叫优先级pcb = memp_malloc(MEMP_TCP_PCB);if (pcb != NULL) memset(pcb, 0, sizeof(struct tcp_pcb); pcb-prio = TCP_PRIO_NORMAL; pcb-snd_buf = TCP_SND_BUF;/对的，别的可以先不管，这就是我们要找的东西 pcb-snd_queuelen = 0; pcb-rcv_wnd = TCP_WND; pcb-rcv_ann_wnd = TCP_WND; pcb-tos = 0; pcb-ttl = TCP_TTL; /* The send MSS is updated when an MSS option is received. */ pcb-mss = (TCP_MSS 536) ? 536 : TCP_MSS; pcb-rto = 3000 / TCP_SLOW_INTERVAL; pcb-sa = 0; pcb-sv = 3000 / TCP_SLOW_INTERVAL; pcb-rtime = -1; pcb-cwnd = 1; iss = tcp_next_iss(); pcb-snd_wl2 = iss; pcb-snd_nxt = iss; pcb-snd_max = iss; pcb-lastack = iss; pcb-snd_lbb = iss; pcb-tmr = tcp_ticks; pcb-polltmr = 0;#if LWIP_CALLBACK_API pcb-recv = tcp_recv_null;#endif /* LWIP_CALLBACK_API */ /* Init KEEPALIVE timer */ pcb-keep_idle = TCP_KEEPIDLE_DEFAULT; #if LWIP_TCP_KEEPALIVE pcb-keep_intvl = TCP_KEEPINTVL_DEFAULT; pcb-keep_cnt = TCP_KEEPCNT_DEFAULT;#endif /* LWIP_TCP_KEEPALIVE */ pcb-keep_cnt_sent = 0; return pcb;就是一个tcp_pcb的结构体初始化过程，使用默认值填充该结构好了，下面接着走，该轮到tcp_write了吧* Write data for sending (but does not send it immediately). * It waits in the expectation of more data being sent soon (as * it can send them more efficiently by combining them together). * To prompt the system to send data now, call tcp_output() after * calling tcp_write().【srccoretcp_out.c】err_t tcp_write(struct tcp_pcb *pcb, const void *data, u16_t len, u8_t apiflags) /* connection is in valid state for data transmission? */ if (pcb-state = ESTABLISHED | pcb-state = CLOSE_WAIT | pcb-state = SYN_SENT | pcb-state = SYN_RCVD) if (len 0) return tcp_enqueue(pcb, (void *)data, len, 0, apiflags, NULL, 0); return ERR_OK; else return ERR_CONN; 这个函数确实够简单的了，检查pcb状态，直接入队列。嗯，还是觉得看注释比看函数实现过瘾。下面的这个tcp_enqueue才是个大头函数，lwip协议栈的设计与实现文档中是这么介绍的：应用层调用tcp_write（）函数以实现发送数据，接着tcp_write（）函数再将控制权交给tcp_enqueue（），这个函数会在必要时将数据分割为适当大小的TCP段，然后再把这些TCP段放到所属连接的传输队列中【pcb-unsent】。函数的注释是这样写的：* Enqueue either data or TCP options (but not both) for tranmission * Called by tcp_connect(), tcp_listen_input(), tcp_send_ctrl() and tcp_write().咱们接着上面往下看，tcp_output_nagle这个函数实际上是个宏，通过预判断以决定是否调用tcp_output。也就是说最后的执行是tcp_output来实现的。这个函数或许比tcp_enqueue还要恐怖，从体积上来看。这里也只做一个简单介绍，具体请参阅tcp_out.c文档。该函数的注释是这么说