最近在移植新網卡驅動的時候學習了下TCP/IP的協議棧的框架模型做一個總結
1、硬件相關：硬件使用Emac+DMA
2、軟件相關：任意一款RTOS/內核+IPC+TCPIP協議棧
測試環境搭建：使用一臺PCIP地址為192.168.1.5，板子IP地址搞成192.168.1.60，路由器為192.168.1.1在一個子網下進行通信。使用wireshark 抓包，PC ide JATG接口進行 DEBUG。追蹤一個UDP報文的輸入，以此窺見整體的軟件框架架構。
構造數據發送接收流程：PC->網卡到路由器->路由器轉發之->板子接收。
數據如下：
首先是中斷，以太網最最底層的物理層中斷，提示以太網接收到數據包，這時候數據報文是最完整的一幀如下：
所上面所謂的Frame就是這一層接收到的，從上面可見TCP/IP是嚴格的分層處理的， 下面也會從代碼上看出來，確實是分層的。這一層接收到的數據是RAW數據，這完全取決于驅動層是否穩定可靠，有很多人在這里就栽跟頭，最后搞的什么PING 不通啦，死機啦等等我也栽跟頭了，最近的就是ARP廣播的問題。所以驅動層是整個協議棧的的基石。最好建議使用大神寫的代碼或者固件庫來弄，自己那兩下子，就別比比了。OK只要你能正確的接收網絡上的包這一層就OK，
下面是流程：
一、網絡接口層的處理
start A :
{
1、以太網中斷,證明有數據包到來，這時候第一件事是讀取數據包，由于有操作系統支撐，那好建立一個RX線程來處理這個事件。
以太網的中斷處理
{
ETH_IRQHandler
1、post a RXmbox to RX thread
}
接收線程
{
1、掛起到 RXmbox 上(if 沒有郵箱到來--死等)
2、調用物理層讀取報文到pbuf中，這里注意pbuf是從內存中動態開辟出來的。還有一點就是收發是倆線程記得加互斥鎖哦。返回指針P
這個指針P承載著所有的收進來的數據，完全copy到內存中了，長度就是數據包的長度。也就是系統給分配內存了。這個數據包開始在系統中生存。這很重要，標志這這就是一頭豬要殺掉吃肉了。光有指針不夠，必須有個結構來記錄，所以就是pbuf來記錄進來的包。
3、交給TCPIP協議棧的物理層進行處理。物理層其實做的活很簡單：
}
物理層就是判斷是什么類型的包，是ARP的話交給ARP處理，是IP的話交給IP層處理，什么也不是就釋放掉Pbuf記錄的包，UDP數據是IP的類型，所以執行
  ：更新ARP表的。
 這個是去除MAC地址的，也就是
 這一層里面描述的，其實也不是去掉，只是指針向后移動了避開了這些字段，也就是所謂的 指針。修改了長度字段等，這樣上層就可以只處理上面的了。
 這個才是最終的數據包去向哦！！！那么他去哪里了呢？繼續
顯然他來到了一個邊界，線程的邊界，可以看出他分配了一個 類型的消息，然后用 加載了PBUF的所有數據（哪有數據啊，其實就是指向那個BUF的指針而已，說白了他傳遞的就僅僅是是指針而已，通過指針的索引可以找到所有的數據）最后用 投遞了出去。
這就是接收線程的最后了，他做完這些就又回到原來的郵箱等待了。等待下一個數據的到來，然后做重復的動作，就是這樣。
他承擔了底層數據的讀取，和簡單的封裝分揀，然后投遞到郵箱中通知TCPIP的主線程準備工作。
}
end A
二：TCPIP線程的處理
start B:
是時候進入TCPIP主線程了，所有的調度都在這里進行。他的工作室這樣的
 首先是掛起到這里，因為A段說到已經post了一個郵箱，所以這里立馬激活運行，鄉下
 這個類型一定是 所以
執行到這里
從上面可見TCPIP線程取出來了先前加入的原始數據報文的指針P和網絡接口的記錄。這個netif不用理會，想想為網卡的一種抽象即可.關鍵是P指針。
輸入進 ，最后 釋放掉了這則消息。因為已經用完了，這里中斷是進入了網絡層了。也就是IP層
 就是這一層哦。
 這里面各種檢測判斷，各種的檢查啊，主要是第一檢測這個IP報文的IP地址是不是給我們，是就傳給山層，不是就轉發，還有一些校驗和的判斷也在這里進行。還有一點在這里執行的是釋放了一部分pbuf,節省了內存，這個不是和上次單純移動指針，而是真的去除用不到的buf,只保留IP和以上層的數據。
這個里面處理多了去了，DHCP.ICMP,IGMP,RAW,一堆的最終歸宿一定是這個 輸入的是個UDP包。所以就是繼續向下
哎呀我去，這個 里面又來了，各種的判斷，各種的異常處理，各種的檢測，不過簡而言之就是一句話只要不是我的我不要，是我的當然我還要看看校驗和對不對，對那好，又會來了一個最終的歸宿這里
 這個是什么？顯然像個函數，實際上是個指針函數，他指向哪里了？。。。。。 旺旺~~~冒金星了。不知道他指向哪里了，
實際上這些指針也好結構也罷，你要知道他去哪里就要找到他的源頭，他的源頭句柄是PCB，那么PCB在哪里？PCB和SOCKET有什么聯系肯定有聯系，然后轉而去找pcb的建立，從socket開始找最后找到一個這個玩意
 ，
然后在向里面就是 這下找到啦
最終
這個函數就是上面的下一步哦，goon ....
在這里面又會分配
 這個玩意出來，
對他進行了這些操作，
啊，原來他是來描述接收到的這個UDP數據包的呀。看下面傳遞上來的指針P又被賦給了他，莊戶人拉呱：倒三把了。
在向下就是這一端的終點了哦
這個就是TCPIP和應用層的交互郵箱，著名的 郵箱了，據說很多大神對此都很有研究。我這菜比也見了見，不錯不錯。
這只是見了見，你知道他在哪里？于是乎還得找，他在這里
這個郵箱實在conn初始化的時候被創建了，圍繞著這個郵箱的size，我認為郵箱尺寸要盡量的大一點才好呢。
end B
三、應用層處理
start C
至于應用線程，直接說他是掛起在 這個郵箱上的，他會做自動的數據COPY，把UDP描述記錄中的內容自動復制你提供的內存中，然后結束PBUF的使命，殺掉他。釋放內存，然后你從你指定的那塊緩存中取出數據就可以完成一個UDP數據包的接收，就這么簡單，這就是事實，事實就是這樣！
接收到32字節的數據，處理吧！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！#￥！@#%￥%￥……
end C
發送是主動的會簡單一些，和接收互逆，只是添加構建一些頭，主要還是接收這一塊，通過分析可見，TCPIP協議棧對接收到的數據報文進行層層的剝皮，檢查，就像剝一個雞蛋一樣，一層層的去掉，最后取出蛋黃放在口里。那個recv就是回調。其他的mbox和recvbox是承上啟下的。
TCP的要復雜一些，不過根本框架是一樣的哦。
ICMP報文，到不了這里到IP層就會被自動轉發出去了，
ARP層直接到不了IP層在早就轉發走了。
TCPIP協議棧傳遞的就是一個pbuf指針，直到應用程序copy完畢數據，當然其他的異常什么的除外了。
對TCPIP協議的我們可以用到其他的一些通信中，主要是學習他的這種框架，和機制。是程序就有BUG，只能說是水太深，我太菜，沒有什么了！
最后向作者致敬，不禁感嘆：大神！
老王
日照比特
|
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
