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lwIP:开源轻量级IP协议栈

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2015年9月11日 / 321次阅读
标签:TCPIP

文章《lwIP:开源轻量级IP协议栈》的特色图片

lwIP是一个小型的,独立的TCPIP协议栈实现,由瑞典计算机科学院(SICS)的Adam Dunkels 开发的一个小型开源的TCP/IP协议栈。

lwIP对于TCPIP协议栈的实现主要集中在减少系统资源使用,同时拥有一个完全可扩展的TCP协议。这样的特性使得lwIP非常适合嵌入式系统的开发,lwIP代码量有40K,使用几十K的RAM。

lwIP的主要特性包括:

1, 实现协议包括:IP,ICMP,UDP,TCP,IGMP,ARP,PPPoS,PPPoE;

2, 支持DHCP客户端,DNS客户端,AutoIP/APIPA (Zeroconf), SNMP agent (private MIB support);

3, 特别的API接口用户提升性能,可选的伯克利风格的socket API;

4, 扩展特性:多网络接口的IP转发;TCP拥塞控制;RTT预测和快速恢复;

5, 附加应用:HTTP服务器,SNTP客户端,SMTP客户端,PING;

lwIP是基于BSD风格的开源协议。

 

lwip提供三种API:

1)RAW API

2)lwip API

3)BSD API。

 

RAW API把协议栈和应用程序放到一个进程里边,该接口基于函数回调技术,使用该接口的应用程序可以不用进行连续操作。不过,这会使应用程序编写难度加大且代 码不易被理解。为了接收数据,应用程序会向协议栈注册一个回调函数。该回调函数与特定的连接相关联,当该关联的连接到达一个信息包,该回调函数就会被协议 栈调用。这既有优点也有缺点。优点是既然应用程序和TCP/IP协议栈驻留在同一个进程中,那么发送和接收数据就不再产生进程切换。主要缺点是应用程序不 能使自己陷入长期的连续运算中,这样会导致通讯性能下降,原因是TCP/IP处理与连续运算是不能并行发生的。这个缺点可以通过把应用程序分为两部分来克 服,一部分处理通讯,一部分处理运算。

lwip API把接收与处理放在一个线程里面。这样只要处理流程稍微被延迟,接收就会被阻塞,直接造成频繁丢包、响应不及时等严重问题。因此,接收与协议处理必须 分开。LwIP的作者显然已经考虑到了这一点,他为我们提供了 tcpip_input() 函数来处理这个问题, 虽然他并没有在 rawapi 一文中说明。 讲到这里,读者应该知道tcpip_input()函数投递的消息从哪里来的答案了吧,没错,它们来自于由底层网络驱动组成的接收线程。我们在编写网络驱动时, 其接收部分以任务的形式创建。 数据包到达后, 去掉以太网包头得到IP包, 然后直接调用tcpip_input()函数将其 投递到mbox邮箱。投递结束,接收任务继续下一个数据包的接收,而被投递得IP包将由TCPIP线程继续处理。这样,即使某个IP包的处理时间过长也不 会造成频繁丢包现象的发生。这就是lwip API。

BSD API提供了基于open-read-write-close模型的UNIX标准API,它的最大特点是使应用程序移植到其它系统时比较容易,但用在嵌入式系统中效率比较低,占用资源多。这对于我们的嵌入式应用有时是不能容忍的。

 

lwIP官方网站:http://savannah.nongnu.org/projects/lwip/

本文链接:http://www.maixj.net/ict/lwip-8031
云上小悟 麦新杰(QQ:1093023102)

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