一、資料報管理
tcp/ip 是一種資料通訊機制，因此，協議棧的實現本質上就是對資料報進行處理。 資料報管理應該能提供一種高效的機制，使協議棧各層能對資料報進行靈活的處理，同時減少資料在各層間傳遞時的時間與空間開銷，這是提高協議棧工作效率的關鍵點。 在 lwip 中，也有個類似的結構，稱之為 pbuf，本章所有討論將圍繞 pbuf 而展開。
1、資料報結構pbuf
————pbuf.h————————————————————tot_len 表示當前 pbuf 和其後所有 pbuf 的有效資料的總長度。pbuf 鍊錶中第乙個 pbuf 的 tot_len 字段表示整個資料報的長度，而最後乙個 pbuf 的 tot_len 欄位必同 len欄位相等 。struct
pbuf
;
2、pbuf的型別
pbuf有4類：pbuf_ram、pbuf_rom、pbuf_ref、pbuf_pool系統中使用了乙個專門的列舉型別 pbuf_type 來描述它們：
————pbuf.h——————————————————pbuf_ram 型別的 pbuf 空間是通過記憶體堆分配得到的。這種型別的 pbuf 在協議棧中是使用得最多的，協議棧的待傳送資料和應用程式的待傳送資料一般都採用這個形式。申請 pbuf_ram型別 pbuf 時，協議棧會在記憶體堆中分配相應空間。 下面來看看源**是怎樣申請pbuf_ram 型的，在後續講解函式源**時也會詳細說到。typedef
enum
pbuf_type;
————————————————————————————————
p = (struct pbuf*)mem_malloc(lwip_mem_align_size(sizeof_struct_pbuf + offset) + lwip_mem_align_size(length));分配成功的 pbuf_ram 型別 pbuf 如圖 71 所示。
從圖中可看出 pbuf 結構和相應資料在一片連續的記憶體區域中，注意 payload 並沒有指向整個資料區的起始處，而是間隔了一定區域。這段區域就是上面的 offset，它通常用來儲存資料報的各種首部字段，如 tcp 報文首部、ip 首部、乙太網幀首部等。
pbuf_pool 型別和 pbuf_ram 型別的 pbuf 有很大的相似之處，但它的空間是通過記憶體池分配得到的。這種型別的 pbuf 可以在極短的時間內得到分配（得益於記憶體池的優點），在網絡卡接收資料報時，我們就使用了這種方式包裝資料。在申請 pbuf_pool 型別 pbuf 時，協議棧會在記憶體池 memp_pbuf_pool 中選擇乙個或多個pool，以滿足使用者空間大小的申請。源**是通過下面一條語句來完成 pool 申請的，其中 p 是pbuf 型指標。
p = memp_malloc(memp_pbuf_pool);通常，使用者傳送的資料可能很長，所以系統會多次呼叫上面的語句，為使用者分配多個 pool，並把它們按照 pbuf 鍊錶的形式組織在一起，以保證使用者的空間請求要求。分配成功的 pbuf_pool 型別 pbuf 示意如圖 72所示。
pbuf_rom 和 pbuf_ref 型別的 pbuf 基本相同，它們的申請都是在記憶體池中分配乙個相應的 pbuf結構（即 memp_pbuf 型別的 pool），而不申請資料區的空間 在傳送某些靜態資料時，可以採用這兩種型別的 pbuf，這將大大節省協議棧的記憶體空間。下面來看看源**是怎樣申請 pbuf_rom 和pbuf_ref 型別的，其中 p 是 pbuf 型指標。
3、資料報申請函式
資料報申請函式有兩個重要的引數，一是想申請的資料報 pbuf 型別，這個剛說過了，不囉嗦；另乙個重要引數是該資料報是在協議棧中哪一層被申請的，分配函式會根據這個層次的不同，在 pbuf 資料區域前為相應的協議預留出首部空間，這就是前面所說的 offset 值了。總的來說，lwip 定義了四個層次，當資料報申請時，所處的層次不同，會導致預留空間的 offset值不同。層次的定義是通過乙個列舉型別 pbuf_layer 來實現的，如下**所示：
————pbuf.h——————————————pbuf_transport_hlen 和 pbuf_ip_hlen，前者是典型的 tcp 報文首部長度，而後者是典型的不帶任何選項欄位的 ip 首部長度#define pbuf_transport_hlen 20 //
tcp 報文首部長度
#define pbuf_ip_hlen 20 //
ip 資料報首部長度
typedef
enum
pbuf_layer;
//引數 layer，指定該 pbuf 資料所處的層次，分配函式根據該值在 pbuf 資料區預留出
//首部空間；length 表示需要申請的資料區長度，type 指出需要申請的 pbuf 型別
struct pbuf *pbuf_alloc(pbuf_layer layer, u16_t length, pbuf_type type)
p = pbuf_alloc(pbuf_raw, packetlength, pbuf_pool);這個呼叫語句申請了乙個 pbuf_pool 型別的 pbuf，且其申請的協議層為 pbuf_raw，所以pbuf_alloc 函式不會在資料區前預留出任何首部空間；通過使用 p>payload，就可以實現對 pbuf 中資料區的讀取或寫入操作了。
在 tcp 層要申請乙個資料報時，常常呼叫下面的語句：
p = pbuf_alloc(pbuf_transport, optlen, pbuf_ram)它告訴資料報分配函式，使用 pbuf_ram 型別的 pbuf，且資料區前應該預留一部分的首部空間，由於這裡是 pbuf_transport 層，所以預留空間將有 54 位元組，即 tcp 首部長度pbuf_transport_hlen（20 位元組）、ip 資料報首部長度 pbuf_ip_hlen（20 位元組）以及乙太網幀首部長度（14 位元組）。當資料報往下層遞交，各層協議就可以直接操作這些預留空間中的資料，以實現資料報首部的填寫，這樣就避免了資料的拷貝。
4、資料報釋放函式
假如現在我們的 pbuf 鍊錶由 a，b，c 三個 pbuf 結構連線起來，結構為 a>b>c，利用 pbuf_free(a)函式來刪除 pbuf 結構，下面用 abc 的幾組不同 ref值來看看刪除結果：
（1）1>2>3 函式執行後變為 ...1>3，節點 bc 仍在；
（2）3>3>3 函式執行後變為 2>3>3，節點 abc 仍在；
（3）1>1>2 函式執行後變為......1，節點 c 仍在；
（4）2>1>1 函式執行後變為 1>1>1，節點 abc 仍在；
（5）1>1>1 函式執行後變為.......，節點全部被刪除。
假如在上面的第（4）種情況下，錯誤的呼叫資料報釋放函式，如 pbuf_free(b)，這會導致嚴重的錯誤。
//當可以刪除某個 pbuf 結構時，函式 pbuf_free 首先檢查這個 pbuf 是屬於四個型別中的哪種，根 據類 型的不 同， 呼叫不 同的 記憶體釋 放函 數進 行刪 除。函式的返回值為成功刪除的 pbuf 個數
u8_t pbuf_free(struct pbuf *p)
記憶體池memp_free->memp_pbuf_poll->pbuf_pool
->memp_pbuf->pbuf_rom
->pbuf_ref
記憶體堆mem_free->pbuf_ram
5、其他資料報操作函式
pbuf_realloc 函式在相應 pbuf（鍊錶）尾部釋放一定的空間，將資料報 pbuf 中的資料長度減少為某個長度值。對於 pbuf_ram 型別的 pbuf，函式將呼叫記憶體堆管理中介紹到的 mem_realloc 函式，釋放這些多餘的空間；對於其他三種型別的 pbuf，該函式只是修改 pbuf 中的長度字段值，並不釋放對應的記憶體池空間。
pbuf_header 函式用於調整 pbuf 的 payload 指標（向前或向後移動一定的位元組數），在前面也說到過了，在 pbuf 的資料區前可能會預留一些協議首部空間，而 pbuf 被建立時，payload 指標是指向資料區的，為了實現對這些預留空間的操作，可以呼叫函式 pbuf_header 使 payload 指標指向資料區前的首部字段，這就為各層對資料報首部的操作提供了方便。當然，進行這個操作的時候，len和 tot_len 字段值也會隨之更新。
pbuf_take 函式用於向 pbuf 的資料區域拷貝資料；pbuf_copy 函式用於將乙個任何型別的 pbuf中的資料拷貝到乙個 pbuf_ram 型別的 pbuf 中。pbuf_chain 函式用於連線兩個 pbuf（鍊錶）為乙個 pbuf 鍊錶；pbuf_ref 函式用於將 pbuf 中的 ref 值加 1。
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