LWIP数据包管理学习

------------------pbuf.h-------------------

struct pbuf{

    struct pbuf* next;          //构成pbuf链表时指向下一个pbuf结构

    void* payload;               //数据指针，指向该pbuf所记录的数据区域。

    u16_t tot_len;               //当前pbuf及其后续所有pbuf中包含的数据总长度

    u16_t len;                      //当前pbuf的数据长度

    u8_t   type;                   //当前pbuf的类型

    u8_t   flags;                  //状态位，未用到

    u16_t ref;                     //指向该pbuf的指针数，即该pbuf被引用的次数。

}

 一个pbuf结构的内容就是这样子的，后面一大块空白的就是数据区。注意，payload的箭头没有指向数据区的开头，这里有一个offset。这个一段offset是为了在LWIP各层中填充首部用的，offset还有大用处，后面会讲。如果数据比较多，一个pbuf装不下，就得用多个pbuf来装，并且串成链表。像这样

注意了，只有这个链表头的pbuf有offset，其他pbuf没有。这个应该不难理解吧。这里还要说一点，并不是一定数据多了就要做成链表，得看pbuf中的type。
pbuf这个结构里值得重点讲的就是type了。
----------pbuf.h--------------------------
type enum{
    PBUF_RAM,
    PBUF_ROM,
    PBUF_REF,
    PBUF_POOL
}pbuf_type;
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为什么要分类型呢？这是为了效率和节省空间。pbuf是个不小的数据结构呢，要知道后面的数据区动辄几十上百字节，所以你要用pbuf就得动用内存申请。内存有内存池和内存堆两种，该申请哪一种呢。type就是为了描述这个而来，PBUF_RAM就是从内存堆中申请，PBUF_POOL就是从内存池中申请。PBUF_ROM和PBUF_REF是从哪申请呢？LWIP的作者为了尽量减少数据的拷贝带来的开销，兼顾灵活性。在这整了两种特别的pbuf类型，刚刚上面讲的PBUF_RAM PBUF_POOL从内存池内存堆中申请的时候是连后面的数据区都一起申请的，所以申请得到的内存是一大块的。而PBUF_REF PBUF_ROM 申请的就只是pbuf结构体，没有申请后面的数据区。为什么要这样做呢，这是考虑到在使用过程中，比如说我有一个全局的数组，里面存了我要发送的数据，如果我申请的是PBUF_RAM PBUF_POOL的话，我就得把这个全局数组的内容拷贝到申请的pbuf的数据区中，前面说了拷贝数据是个很大的开销，我们想要避免。所以就有了这个PBUF_REF PBUF_ROM，你申请得到这种类型的pbuf后，只要把里面的payload指针指向你的数据就好了，不用拷贝。这两者的区别只在于PBUF_REF指向的数据必须在RAM空间内，而PBUF_ROM指向的数据必须在ROM空间内。然后我们要说说PBUF_RAM PBUF_POOL的区别，PBUF_RAM的话从内存堆申请，不管你数据多大，如果申请成功就一个pbuf。PBUF_POOL的话，如果数据太大就会成一个链表。从这点上来讲，为了成功率还是尽量用POOL吧，毕竟如果内存堆用得多了，可能比较碎片化，你想再申请个大的pbuf估计会不成功。


最后讲讲操作pbuf的函数，重点就是申请和释放两个函数了。
struct pbuf* pbuf_alloc(pbuf_layer layer,u16_t length,pbuf_type type)
这个是申请函数，length就是数据长度啦，如果你申请的不带数据区的PBUF_REF PBUF_ROM的话，这个长度也没太大意义了。type就上面讲的类型啦。
layer是啥东东？原来LWIP在申请pbuf的时候还要说明要申请的是那一层的pbuf，不同层的pbuf的offset也不同。
-------------pbuf,h----------------------
typedef enum{
    PBUF_TRANSPORT,    //传输层
    PBUF_IP,                    //网络层
    PBUF_LINK,                //链路层
    PBUF_RAM                //原始层，不预留空间
}pbuf_layer;
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释放函数是u8_t pbuf_free(struct pbuf* p)
pbuf的释放就要小心了，这里要讲到pbuf里的ref这个变量，这个变量记录了这个pbuf被引用的次数，在pbuf刚申请的时候整个变量是1。至于pbuf是怎么被引用的，暂时还不清楚。如果pbuf是串成链表的话，链表里表头之后的每一个pbuf的ref都是1，就是说每一个pbuf都被前面一个pbuf引用。pbuf在释放的时候，就会把pbuf的ref值减1，然后函数会判断ref减完之后是不是变成0，如果是0就会根据pbuf的类型调用内存池或者内存堆回收函数进行回收。前面刚讲，如果是链表的话，每一个pbuf都被前面的引用，所以如果你把表头回收了，第二个pbuf的ref就得减1，那它就变成0了，又回收，第二个被回收了，第三个的ref就得减1，又变0，又回收，这样连锁反应下去就把整条链表都收回去了。然后这里就有个很危险的事了，这个pbuf_free函数，你要传的参数是链表头指针，假如你传的不是链表头而是指向链表中间的某个pbuf
的指针，那就出大事了，这个pbuf_free可不会帮你检查是不是链表头，这样子势必会导致一部分pbuf没被回收，意味着一部分内存池就这样死了，以后没办法用了。
pbuf_realloc函数在相应pbuf(链表）尾部释放一定的空间，将数据包pbuf中的数据长度减少为某个长度值。对于PBUF_RAM类型的pbuf，函数将调用内存堆管理中介绍到的mem_realloc函数，释放这些多余的空间。对于其他三种类型的pbuf，该函数只是修改pbuf中的长度字段值，并不释放对应的内存池空间。
pbuf_header函数用于调整pbuf的payload指针（向前或向后移动一定字节数），在前面也说到过，在pbuf的数据区前可能会预留一些协议首部空间，而pbuf被创建时，payload指针是指向数据区的，为了实现对这些预留空间的操作，可以调用函数pbuf_header使payload指针指向数据区前的首部字段，这就为各层对数据包首部的操作提供了方便。当然，进行这个操作的时候，len和tot_len字段值也会随之更新。
pbuf_take函数用于向pbuf的数据区域拷贝数据。pbuf_copy函数用于将一个任何类型的pbuf中的数据拷贝到一个PBUF_RAM类型的pbuf中。pbuf_chain函数用于连接两个pbuf（链表）为一个pbuf链表。pbuf_ref函数用于将pbuf中的值加1。