LwIP簡要介紹


  

    lwip是瑞典計算機科學院(SICS)的Adam Dunkels 開發的一個小型開源的TCP/IP協議棧。

 

一、 簡介

      LwIP是Light Weight (輕型)IP協議,有無操作系統的支持都可以運行。LwIP實現的重點是在保持TCP協議主要功能的基礎上減少對RAM 的占用,它只需十幾KB的RAM和40K左右的ROM就可以運行,這使LwIP協議棧適合在低端的嵌入式系統中使用。

      lwIP協議棧主要關注的是怎么樣減少內存的使用和代碼的大小,這樣就可以讓lwIP適用於資源有限的小型平台例如嵌入式系統。為了簡化處理過程和內存要求,lwIP對API進行了裁減,可以不需要復制一些數據。

 

二、 模式

     lwip提供三種API:1)RAW API 2)lwip API 3)BSD API。

      RAW API把協議棧和應用程序放到一個進程里邊,該接口基於函數回調技術,使用該接口的應用程序可以不用進行連續操作。不過,這會使應用程序編寫難度加大且代 碼不易被理解。為了接收數據,應用程序會向協議棧注冊一個回調函數。該回調函數與特定的連接相關聯,當該關聯的連接到達一個信息包,該回調函數就會被協議 棧調用。這既有優點也有缺點。優點是既然應用程序和TCP/IP協議棧駐留在同一個進程中,那么發送和接收數據就不再產生進程切換。主要缺點是應用程序不 能使自己陷入長期的連續運算中,這樣會導致通訊性能下降,原因是TCP/IP處理與連續運算是不能並行發生的。這個缺點可以通過把應用程序分為兩部分來克 服,一部分處理通訊,一部分處理運算。

      lwip API把接收與處理放在一個線程里面。這樣只要處理流程稍微被延遲,接收就會被阻塞,直接造成頻繁丟包、響應不及時等嚴重問題。因此,接收與協議處理必須 分開。LwIP的作者顯然已經考慮到了這一點,他為我們提供了 tcpip_input() 函數來處理這個問題, 雖然他並沒有在 rawapi 一文中說明。 講到這里,讀者應該知道tcpip_input()函數投遞的消息從哪里來的答案了吧,沒錯,它們來自於由底層網絡驅動組成的接收線程。我們在編寫網絡驅動時, 其接收部分以任務的形式創建。 數據包到達后, 去掉以太網包頭得到IP包, 然后直接調用tcpip_input()函數將其 投遞到mbox郵箱。投遞結束,接收任務繼續下一個數據包的接收,而被投遞得IP包將由TCPIP線程繼續處理。這樣,即使某個IP包的處理時間過長也不 會造成頻繁丟包現象的發生。這就是lwip API。

      BSD API提供了基於open-read-write-close模型的UNIX標准API,它的最大特點是使應用程序移植到其它系統時比較容易,但用在嵌入式系統中效率比較低,占用資源多。這對於我們的嵌入式應用有時是不能容忍的。

 

三、 特性

其主要特性如下:

(1)支持多網絡接口下的IP轉發;

(2)支持ICMP協議

(3)包括實驗性擴展的UDP(用戶數據報協議);

(4)包括阻塞控制、RTT 估算、快速恢復和快速轉發的TCP(傳輸控制協議);

(5)提供專門的內部回調接口(Raw API),用於提高應用程序性能;

(6)可選擇的Berkeley接口API (在多線程情況下使用) 。

(7)在最新的版本中支持ppp

(8) 新版本中增加了的IP fragment的支持.

(9) 支持DHCP協議,動態分配ip地址.


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