LwIP动态内存管理

曾经终败给现在 2022-06-08 14:46 445阅读 0赞

# 网络字节序采用大端方式。 #

对于0x12345678，需要发送到一个网络，高字节优先发送存储在B的A，下一个就是A+1.然后A+2等等，那么就是高字节存储在低地址，刚刚好类似于大端模式。若处理器是小端格式，那么就需要将接收的数据从大端模式转换为小端模式，才能参加运算，否则肯定出错。

# 动态内存管理 #

> 由于LwIP需要处理TCP/IP协议栈大量数据，所以动态内存管理尤其重要。内存管理策略、内存管理分配效率是衡量系统性能的重要因素之一。内存分配的本质就是事先准备一大块内存（可以理解为一个巨大的数组），然后将该空间起始地址返回给调用者，内核必须采用自己独有的一套数据结构来描述、记录哪些空间范围已经分配，哪些未用，根据采用的机制不同，延伸出多种类型的内存分配策略。

## 动态内存池 ##

> 申请大小必须是指定几个固定值（4,、8、16），系统将所有可用区域以固定大小的单位进行划分，然后用简单链表将所有空闲块连接起来。链表中所有节点大小相同，分配，释放都非常简单。这种方式可以用来对某种固定的数据结构进行空间地址分配(如TCP首部，UDP首部，IP首部，以太网首部等等）。  
> LwIP源文件中memp.c和memp.h搞定了动态内存池分配策略问题。为什么LWIP需要有POOL?因为协议栈里面有大量的协议首部，这些协议首部长度都是固定不变的，所以我们可以首先分配固定内存，给这些固定长度的协议首部，以后每次需要处理协议首部的时候，都直接使用这些已经分配的内存，不需要重新分配内存区域。达到一个地方分配，多个地方使用的作用。

memp\_std.h

#ifndef LWIP_MALLOC_MEMPOOL
    /* This treats "malloc pools" just like any other pool. The pools are a little bigger to provide 'size' as the amount of user data. */
    #define LWIP_MALLOC_MEMPOOL(num, size) LWIP_MEMPOOL(POOL_##size, num, (size + sizeof(struct memp_malloc_helper)), "MALLOC_"#size)
    #define LWIP_MALLOC_MEMPOOL_START
    #define LWIP_MALLOC_MEMPOOL_END
    #endif /* LWIP_MALLOC_MEMPOOL */ 
    
    #ifndef LWIP_PBUF_MEMPOOL
    /* This treats "pbuf pools" just like any other pool. * Allocates buffers for a pbuf struct AND a payload size */
    #define LWIP_PBUF_MEMPOOL(name, num, payload, desc) LWIP_MEMPOOL(name, num, (MEMP_ALIGN_SIZE(sizeof(struct pbuf)) + MEMP_ALIGN_SIZE(payload)), desc)
    #endif /* LWIP_PBUF_MEMPOOL */
    
    
    /* * A list of internal pools used by LWIP. * * LWIP_MEMPOOL(pool_name, number_elements, element_size, pool_description) * creates a pool name MEMP_pool_name. description is used in stats.c */
    #if LWIP_RAW
    LWIP_MEMPOOL(RAW_PCB,        MEMP_NUM_RAW_PCB,         sizeof(struct raw_pcb),        "RAW_PCB")
    #endif /* LWIP_RAW */
    
    #if LWIP_UDP
    LWIP_MEMPOOL(UDP_PCB,        MEMP_NUM_UDP_PCB,         sizeof(struct udp_pcb),        "UDP_PCB")
    #endif /* LWIP_UDP */
    
    #if LWIP_TCP
    LWIP_MEMPOOL(TCP_PCB,        MEMP_NUM_TCP_PCB,         sizeof(struct tcp_pcb),        "TCP_PCB")
    LWIP_MEMPOOL(TCP_PCB_LISTEN, MEMP_NUM_TCP_PCB_LISTEN,  sizeof(struct tcp_pcb_listen), "TCP_PCB_LISTEN")
    LWIP_MEMPOOL(TCP_SEG,        MEMP_NUM_TCP_SEG,         sizeof(struct tcp_seg),        "TCP_SEG")
    #endif /* LWIP_TCP */
    
    #if IP_REASSEMBLY
    LWIP_MEMPOOL(REASSDATA,      MEMP_NUM_REASSDATA,       sizeof(struct ip_reassdata),   "REASSDATA")
    #endif /* IP_REASSEMBLY */
    #if IP_FRAG && !IP_FRAG_USES_STATIC_BUF && !LWIP_NETIF_TX_SINGLE_PBUF
    LWIP_MEMPOOL(FRAG_PBUF,      MEMP_NUM_FRAG_PBUF,       sizeof(struct pbuf_custom_ref),"FRAG_PBUF")
    #endif /* IP_FRAG && !IP_FRAG_USES_STATIC_BUF && !LWIP_NETIF_TX_SINGLE_PBUF */
    
    #if LWIP_NETCONN
    LWIP_MEMPOOL(NETBUF,         MEMP_NUM_NETBUF,          sizeof(struct netbuf),         "NETBUF")
    LWIP_MEMPOOL(NETCONN,        MEMP_NUM_NETCONN,         sizeof(struct netconn),        "NETCONN")
    #endif /* LWIP_NETCONN */
    
    #if NO_SYS==0
    LWIP_MEMPOOL(TCPIP_MSG_API,  MEMP_NUM_TCPIP_MSG_API,   sizeof(struct tcpip_msg),      "TCPIP_MSG_API")
    #if !LWIP_TCPIP_CORE_LOCKING_INPUT
    LWIP_MEMPOOL(TCPIP_MSG_INPKT,MEMP_NUM_TCPIP_MSG_INPKT, sizeof(struct tcpip_msg),      "TCPIP_MSG_INPKT")
    #endif /* !LWIP_TCPIP_CORE_LOCKING_INPUT */
    #endif /* NO_SYS==0 */
    
    #if LWIP_ARP && ARP_QUEUEING
    LWIP_MEMPOOL(ARP_QUEUE,      MEMP_NUM_ARP_QUEUE,       sizeof(struct etharp_q_entry), "ARP_QUEUE")
    #endif /* LWIP_ARP && ARP_QUEUEING */
    
    #if LWIP_IGMP
    LWIP_MEMPOOL(IGMP_GROUP,     MEMP_NUM_IGMP_GROUP,      sizeof(struct igmp_group),     "IGMP_GROUP")
    #endif /* LWIP_IGMP */
    
    #if (!NO_SYS || (NO_SYS && !NO_SYS_NO_TIMERS)) /* LWIP_TIMERS */
    LWIP_MEMPOOL(SYS_TIMEOUT,    MEMP_NUM_SYS_TIMEOUT,     sizeof(struct sys_timeo),      "SYS_TIMEOUT")
    #endif /* LWIP_TIMERS */
    
    #if LWIP_SNMP
    LWIP_MEMPOOL(SNMP_ROOTNODE,  MEMP_NUM_SNMP_ROOTNODE,   sizeof(struct mib_list_rootnode), "SNMP_ROOTNODE")
    LWIP_MEMPOOL(SNMP_NODE,      MEMP_NUM_SNMP_NODE,       sizeof(struct mib_list_node),     "SNMP_NODE")
    LWIP_MEMPOOL(SNMP_VARBIND,   MEMP_NUM_SNMP_VARBIND,    sizeof(struct snmp_varbind),      "SNMP_VARBIND")
    LWIP_MEMPOOL(SNMP_VALUE,     MEMP_NUM_SNMP_VALUE,      SNMP_MAX_VALUE_SIZE,              "SNMP_VALUE")
    #endif /* LWIP_SNMP */
    #if LWIP_DNS && LWIP_SOCKET
    LWIP_MEMPOOL(NETDB,          MEMP_NUM_NETDB,           NETDB_ELEM_SIZE,               "NETDB")
    #endif /* LWIP_DNS && LWIP_SOCKET */
    #if LWIP_DNS && DNS_LOCAL_HOSTLIST && DNS_LOCAL_HOSTLIST_IS_DYNAMIC
    LWIP_MEMPOOL(LOCALHOSTLIST,  MEMP_NUM_LOCALHOSTLIST,   LOCALHOSTLIST_ELEM_SIZE,       "LOCALHOSTLIST")
    #endif /* LWIP_DNS && DNS_LOCAL_HOSTLIST && DNS_LOCAL_HOSTLIST_IS_DYNAMIC */
    #if PPP_SUPPORT && PPPOE_SUPPORT
    LWIP_MEMPOOL(PPPOE_IF,      MEMP_NUM_PPPOE_INTERFACES, sizeof(struct pppoe_softc),    "PPPOE_IF")
    #endif /* PPP_SUPPORT && PPPOE_SUPPORT */
    
    /* * A list of pools of pbuf's used by LWIP. * * LWIP_PBUF_MEMPOOL(pool_name, number_elements, pbuf_payload_size, pool_description) * creates a pool name MEMP_pool_name. description is used in stats.c * This allocates enough space for the pbuf struct and a payload. * (Example: pbuf_payload_size=0 allocates only size for the struct) */
    LWIP_PBUF_MEMPOOL(PBUF,      MEMP_NUM_PBUF,            0,                             "PBUF_REF/ROM")
    LWIP_PBUF_MEMPOOL(PBUF_POOL, PBUF_POOL_SIZE,           PBUF_POOL_BUFSIZE,             "PBUF_POOL")
    
    
    /* * Allow for user-defined pools; this must be explicitly set in lwipopts.h * since the default is to NOT look for lwippools.h */
    #if MEMP_USE_CUSTOM_POOLS
    #include "lwippools.h"
    #endif /* MEMP_USE_CUSTOM_POOLS */
    
    /* * REQUIRED CLEANUP: Clear up so we don't get "multiply defined" error later * (#undef is ignored for something that is not defined) */
    #undef LWIP_MEMPOOL
    #undef LWIP_MALLOC_MEMPOOL
    #undef LWIP_MALLOC_MEMPOOL_START
    #undef LWIP_MALLOC_MEMPOOL_END
    #undef LWIP_PBUF_MEMPOOL