TFTP簡單文件服務工作原理及測試 :-)

ID:91350 · 發表于 2015-10-30 11:44

這幾年一直以來從未做過什么TCP UDP更上一層的應用，HTTP早在N年前碰過之后再也不想碰了。前幾天搞定了嵌入式文件系統之后，就開始了TFTP的文件傳輸。誠然我還是“拿來主義”get了一個tftp文件，然后加入工程中把文件系統的接口弄好，就開始閱讀源代碼和測試。

我不否認自己寫，更不否認拿來主義，只要是可以用穩定都可吧。拿來主義就是一點不好，有些實現看不懂看不到。自己寫的好處在于每個環節盡在自己掌握了。不過拿來主義可以提高對代碼的閱讀能力和效率。一旦看透了作者的意圖基本就變成了自己的東西了。難分伯仲。

一、TFTP的工作原理：
1、建立一個UDP使他在69端口監聽。（我一度認為TFTP就是在69上傳輸的，其實并不是）
2、建立一個對69端口數據的解析函數。process_tftp_request
3、解析69端口的數據，取出文件名和是什么請求（讀/寫文件）
4、建立一個用于傳輸文件的UDP端口（測試時最好綁定到指定端口，以觀察控制塊的狀態）
5、分別處理讀文件和寫文件。（以讀文件為例子）
6、利用文件系統打開總目錄。然后搜索這個文件，文件有則打開。
7、建立一個TFTP控制塊，主要控制文件塊的大小。并從文件中讀取512字節，發送第一塊512字節的數據到客戶端。
8、等待客戶端的ACK確認和序號匹配。然則繼續發送下一塊512字節的數據。
9、重復8，直到讀出的塊的大小小于512字節，此時文件已經讀取完畢了，因為小于512字節了/發送出去LAST
10、等待LAST的ACK之后確認LAST就好。
11、殺掉文件傳輸控制塊，釋放TFTP控制塊。
12、結束

顯然TFTP并不是在69上傳文件，而是使用別的隨機的端口傳輸，69只是負責取出請求類型和文件名。

二、問題和解決
1、測試中主要發現在4-8M壓力測試時TFTP不能正常相應。壓力撤出后TFTP無法使用。
2、69端口并發資源消耗。是其他的需要內存的得不到內存。
針對兩種問題，進行分別的限制，
第一種問題最后證實是TFTP沒有加超時機制，
1）、造成問題的原因是控制塊在進行收發時沒有對ACK進行檢測，我在程序ACK的回復上加上了時隙采樣，
添加250MS的trm函數對ACK進行檢測。如果正常則超時事件發生，如果客戶端和服務器之間的通信收到某種
原因的打斷則報告超時事件。
2）、超時事件的處理上糾結了一些時間，最后的解決辦法是第一步向客戶端發送一幀timeoutTFT錯誤幀，然后
關閉文件流UDP端口，再釋放控制塊。最后注冊回調函數到69端口。
第二種問題要限制連接服務器的客戶端數量。
1）、69端口是否有數據，如果有數據則注銷69端口的回調函數為NULL，
2）、進行正常的TFTP操作和處理。
3）、TFTP傳輸完畢后重新注冊69的回調函數，
這樣就可以避免當一臺主機在傳輸文件，又來了一個連接造成的資源損耗，保證TFTP是獨享的。

三、測試
1、硬件連接：CPU外接2G TF卡+100/10M 以太網+2*DS18B20
1）、2只1820負載采集溫度數據寫入文件中
2）、UDP打印出來\TCP作為命令解析和控制使用TFTP下載TF卡上的溫度表文件。
2、CMD命令

tftp -i IP[addr] GET/PUT filename
3、連接建立

4、第一塊文件數據流開始下載

5、客戶端對第一塊數據的ACK

6、最后一塊數據接收

7、最后一塊數據ACK接收確認

8、PC下載文件結束

9、確認異常（最后一條就是加入TIMEOUT后的報告）

10、下載速度（和CPU主頻、文件系統的IO、驅動程序IO、還有網絡環境諸多因素有關，其中網絡因素是主變量了，最高到過200K看來已經極限，局域網傳點小型文件夠用了。）
路由器小局域網

公司局域網

四、后續接口和pull request
1）、完善一下和文件系統的接口，獨立出來方便接入不同的文件系統。
2）、文件說明和函數搞一下，（我是野路子）
3）、提交共享代碼。讓更多人一起測試一起找BUG/微笑

謹以此文送給最近郁悶的老王!!! /微笑

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