rt-thread 裁剪系列（一）之 lwip

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-09-10 00:12 185阅读 0赞

本文由RT-Thread论坛用户@出出啊原创发布：https://club.rt-thread.org/ask/article/3011.html

# 前言 #

很久之前就开始整理下面的优化项列表了，但是有很多问题研究不深，一时不敢冒失推出。  
前不久，有人在论坛上提问，当时我给的答案比现在少，但是现在列出来的这些也不能保证是全部，以后再做补充吧。

lwip 协议栈、sal socket 抽象层使用了很多全局数组变量当作线程栈，可以修改成从内存堆动态申请的内存。  
有些功能和特性在嵌入式设备里是用不到的，可以先去掉。  
还有的是可有可无的特性，如果想用，也存在优化空间，可以自己实现。

以下说明不限于 lwip ，sal 部分也有涉及。

### 裁剪详解 ###

#### sal 可裁剪优化项 ####

1.  `SAL_INTERNET_CHECK`: 网络检测，使用到了 workqueue 。检测原理就是尝试连接 “link.rt-thread.org::8101”，发送检测数据。  
    这个或者可以去掉检测，或者换成自家服务器。
2.  `#define SAL_SOCKETS_NUM 4`: 这个可能是支持创建 socket 的最大数量。
3.  `RT_USING_NETDEV`: 网络接口设备，没有终端操作的情况下可以优化掉。其中，`NETDEV_USING_IFCONFIG` `NETDEV_USING_PING` `NETDEV_USING_NETSTAT` `NETDEV_USING_AUTO_DEFAULT` 分别可以单独增删。
4.  `NETDEV_IPV6`: 目前支持还不普及的吧，可以关掉，如果需要才开启。

#### lwip 可裁剪优化项 ####

1.  `RT_LWIP_IGMP` 组播需要用到的，不用组播可能可以去掉
2.  `RT_LWIP_ICMP` ping 命令使用的协议，没有 ping 也不需要这个协议。
3.  `RT_LWIP_DNS` 局域网不需要这个，或者说，直接使用 ip 地址进行连接而不是使用 url 链接地址，可以不使用 dns。
4.  `RT_LWIP_TCP_WND` tcp 接收窗口，这个应该是申请内存大小。可以适当减小。不定义就是 1460 x 2 字节
5.  `RT_LWIP_TCP_SND_BUF` tcp 发送缓存，同上，不定义就是 1460 x 2 字节
6.  `LWIP_NO_TX_THREAD` 和 `LWIP_NO_RX_THREAD` eth 线程，发送一个，接收一个。以下是几个相关宏定义，如果不定义堆栈大小，默认使用 1024
    
        #define RT_LWIP_ETHTHREAD_PRIORITY 12
        #define RT_LWIP_ETHTHREAD_STACKSIZE 1024
        #define RT_LWIP_ETHTHREAD_MBOX_SIZE 8
        #define LWIP_NO_TX_THREAD
        #define LWIP_NO_RX_THREAD
    
    源码里，这部分还有很大优化空间，具体见下文详解。
7.  `LWIP_NETIF_STATUS_CALLBACK` 和前边的 SAL\_INTERNET\_CHECK 有关，这里设置网络连接回调。可以通知应用层连接上 INTERNET 了。
8.  `LWIP_NETIF_LINK_CALLBACK` 网卡连接状态，仅表示物理连接接入网络，有可能是和电脑直连，或者交换机、路由器等等。
9.  `SO_REUSE` 端口复用，这个在组播，而且是 UDP 协议才有用。不需要就定义成 0
10. `LWIP_SO_SNDTIMEO` `LWIP_SO_RCVTIMEO` `LWIP_SO_RCVBUF` 这三个，如果 rtconf.h 里没有定义， lwipopts.h 会定义，所以不需要就定义成 0。  
    其中 LWIP\_SO\_RCVBUF 接收缓冲，涉及到接收缓冲上限。多数情况下不会有影响，只有网络数据多的时候才可能达到这个缓存上限。
11. `RT_LWIP_USING_PING` 这个和前面的 NETDEV\_USING\_PING RT\_LWIP\_ICMP 有关。
12. `RT_LWIP_STATS` 这是一组 stat 的总开关，详细细节查看 lwipopts.h 文件内的定义。或者取消 RT\_LWIP\_STATS 定义，关闭所有 stat 项，或者单独修改 lwipopts.h 文件中某些 stat 定义。
13. 修改 eth\_rx\_thread 和 eth\_tx\_thread ，启用 RT\_USING\_HEAP 后，添加动态创建线程。这两个线程被初始化在 INIT\_PREV\_EXPORT 阶段。片上内存堆和片外内地堆初始化注册都在 INIT\_BOARD\_EXPORT 阶段，可以申请使用动态内存。

#### erx etx 两个线程 ####

以 etx 为例。`ethernetif_linkoutput` 函数主要操作如下：

if (rt_mb_send(ð_tx_thread_mb, (rt_uint32_t) &msg) == RT_EOK)
        {
            /* waiting for ack */
            rt_sem_take(&(enetif->tx_ack), RT_WAITING_FOREVER);
        }

发送了一个邮箱，然后等待一个信号量。这个信号量从哪儿来？看下面的 etx 线程入口函数。

static void eth_tx_thread_entry(void* parameter)
    {
        struct eth_tx_msg* msg;
    
        while (1)
        {
            if (rt_mb_recv(ð_tx_thread_mb, (rt_ubase_t *)&msg, RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK)
            {
                struct eth_device* enetif;
    
                RT_ASSERT(msg->netif != RT_NULL);
                RT_ASSERT(msg->buf   != RT_NULL);
    
                enetif = (struct eth_device*)msg->netif->state;
                if (enetif != RT_NULL)
                {
                    /* call driver's interface */
                    if (enetif->eth_tx(&(enetif->parent), msg->buf) != RT_EOK)
                    {
                        /* transmit eth packet failed */
                    }
                }
    
                /* send ACK */
                rt_sem_release(&(enetif->tx_ack));
            }
        }
    }

etx 等待 `ethernetif_linkoutput` 的邮件消息，然后调用 eth 驱动接口函数，完成后释放信号量给 `ethernetif_linkoutput`一个应答。

从这里看，用上这个线程，需要额外增加两次 ipc 消息。  
去掉 etx 之后呢？`ethernetif_linkoutput` 变成下面的样子。

static err_t ethernetif_linkoutput(struct netif *netif, struct pbuf *p)
    {
        struct eth_device* enetif;
    
        RT_ASSERT(netif != RT_NULL);
        enetif = (struct eth_device*)netif->state;
    
        if (enetif->eth_tx(&(enetif->parent), p) != RT_EOK)
        {
            return ERR_IF;
        }
        return ERR_OK;
    }

与使用 etx 线程唯一不同的是：使用线程时，发送数据操作 eth 驱动都在 etx 线程里进行的；如果去掉，就有可能多个应用线程同时发送数据，出现多个线程竞争 eth 驱动资源的现象。但是，这个可以经过优化应用层业务逻辑进行规避。

更多关于不使用 etx 和 erx 线程的修改，请移步我的 gitee 仓库。

> 本系列提到的所有代码更改已经提交到 gitee ，欢迎大家测试  
> https://gitee.com/thewon/rt\_thread\_repo