lwIP—httpd源码解析（一）
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一、lwIP版本
二、httpd初始化流程
??2.1 初始化入口
三、处理客户端连接
一、lwIP版本
??此处使用lwip 2.1.2版本。
二、httpd初始化流程
??2.1 初始化入口
??代码路径：lwip-2.1.2\lwip-2.1.2\src\apps\http\httpd.c
void httpd_init(void);
??初始化流程如下图：
??初始化httpd时，按顺序做了以下事情：
??1） 申请一个tcp协议控制块，其中altcp_tcp_new_ip_type和tcp_new_ip_type是等价的。
altcp_pcb和tcp_pcb是等价的。
#define altcp_pcb tcp_pcb
#define altcp_tcp_new_ip_type tcp_new_ip_type
struct altcp_pcb *pcb = altcp_tcp_new_ip_type(IPADDR_TYPE_ANY); // new tcp_pcb
??tcp协议控制块tcp_pcb是一个重要的结构体，维护了tcp传输层所需要的数据结构，例如ip地址、端口号、滑动窗口、网络IO回调函数、连接管理、重发机制等。结构体定义在tcp.h中；
??2） 设置tcp_pcb中的local_ip和port，同时加入已绑定的tcp控制块链表tcp_bound_pcbs中管理；
/** List of all TCP PCBs bound but not yet (connected || listening) */
struct tcp_pcb *tcp_bound_pcbs;
TCP_REG(&tcp_bound_pcbs, pcb); // reg to tcp_bound_pcbs list
??3） 监听tcp控制块。申请一个新的tcp_pcb_listen类型，将state置为LISTEN,把原tcp控制块必要的端口IP等信息传给监听控制块，释放原来的tcp_pcb控制块，并且将此控制块放到监听链表tcp_listen_pcbs中。（此处新申请tcp_pcb_listen控制块的原因是为了节约空间，这是一个裁剪版的tcp_pcb协议控制块，在未连接之前不需要完整的tcp控制块）；
TCP_REG(&tcp_listen_pcbs.pcbs, (struct tcp_pcb *)lpcb); // reg to tcp_listen_pcbs list
?? 4) 调用altcp_accept()把回调函数http_accept()注册到上述监听tcp控制块的accept回调成员中。
void tcp_accept(struct tcp_pcb *pcb, tcp_accept_fn accept)
{
LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();
if ((pcb != NULL) && (pcb->state == LISTEN)) {
struct tcp_pcb_listen *lpcb = (struct tcp_pcb_listen *)pcb;
lpcb->accept = accept; // reg accept to listen tcp_pcb
}
}
??总结：在lwip的httpd应用中，使用RAW API接口，创建tcp_pcb的方式初始化tcp端口(在RAW API中，没有socket的概念。开发者为了用户的网络编程习惯，在RAW API的基础上封装了类似linux的网络socket编程接口，定义在lwip-2.1.2\lwip-2.1.2\src\api\sockets.c，不过此socket接口虽然使用简单，但效率不及直接操作tcp_pcb编程，故自带的http应用仍采用RAW API的方式)。
??监听控制块由TCP内核中的链表tcp_listen_pcbs管理，采用回调函数的方式响应客户端的connect请求。
??在TCP内核，创建了四个链表存放处于不同TCP状态的tcp_pcb控制块，用于进行管理，代码定义在tcp.c中：
/* The TCP PCB lists. */
/** List of all TCP PCBs bound but not yet (connected || listening) */
struct tcp_pcb *tcp_bound_pcbs;
/** List of all TCP PCBs in LISTEN state */
union tcp_listen_pcbs_t tcp_listen_pcbs;
/** List of all TCP PCBs that are in a state in which
* they accept or send data. */
struct tcp_pcb *tcp_active_pcbs;
/** List of all TCP PCBs in TIME-WAIT state */
struct tcp_pcb *tcp_tw_pcbs;
/** An array with all (non-temporary) PCB lists, mainly used for smaller code size */
struct tcp_pcb **const tcp_pcb_lists[] = {&tcp_listen_pcbs.pcbs, &tcp_bound_pcbs,
&tcp_active_pcbs, &tcp_tw_pcbs
};
??TCP state一共有十一种，理解TCP流程的核心就是理解这十一种状态的含义以及互相之间的转换，状态定义如下代码所示：
static const char *const tcp_state_str[] = {
"CLOSED",
"LISTEN",
"SYN_SENT",
"SYN_RCVD",
"ESTABLISHED",
"FIN_WAIT_1",
"FIN_WAIT_2",
"CLOSE_WAIT",
"CLOSING",
"LAST_ACK",
"TIME_WAIT"
};
??可见在内核中，也是基于状态机的形式管理tcp_pcb协议控制块的。
??至此，完成了一个tcp协议控制块的初始化（类比linux网络编程的说法，是初始化了一个监听套接字socket，并且等待客户端连接）。
三、处理客户端连接
??客户端连接时，按网络数据的流向，lwIP内核处理流程如下：
??(其中netif是lwIP抽象出的网卡结构体，用于联系底层硬件驱动和上层软件的桥梁，是一个重要的结构，定义在lwip-2.1.2\lwip-2.1.2\src\core\netif.c）
未完待续===