第四章 IP分片
以太网对数据帧长度有一个最大限制，通常是1500字节，这个特性称作MTU，最大传输单元。如果IP层有一个数据包的长度比MTU还大，那么IP层就需要进行分包，有时也称之为分片，把数据包分成若干片，这样每一片都小于MTU。
分片和重新组装的过程对传输层是透明的，其原因是当IP数据报进行分片之后，只有
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当它到达目的站时，才可进行重新组装，且它是由目的端的IP层来完成的。分片之后的数据报根据需要也可以再次进行分片。
IP分片和完整IP报文差不多拥有相同的IP头，ID域对于每个分片都是一致的，这样才能在重新组装的时候识别出来自同一个IP报文的分片。在IP头里面，16位识别号唯一记录了一个IP包的ID，具有同一个ID的IP分片将会重新组装；而13位片偏移则记录了某IP片相对整个包的位置；而这两个表中间的3位标志则标志着该分片后面是否还有新的分片。这三个标志就组成了IP分片的所有信息(将在后面介绍)，接受方就可以利用这些信息对IP数据进行重新组织。
第五章 协议栈分析
SOCKET的实现
Lwip协议栈的实现目的，无非是要上层用来实现app的socket编程。好，我们就从socket开始。为了兼容性，lwip的socket应该也是提供标准的socket接口函数，恩，没错，在src\\include\\lwip\\socket.h文件中可以看到下面的宏定义：
#if LWIP_COMPAT_SOCKETS
#define accept(a,b,c) lwip_accept(a,b,c) #define bind(a,b,c) lwip_bind(a,b,c) #define shutdown(a,b) lwip_shutdown(a,b) #define closesocket(s) lwip_close(s) #define connect(a,b,c) lwip_connect(a,b,c) #define getsockname(a,b,c) lwip_getsockname(a,b,c) #define getpeername(a,b,c) lwip_getpeername(a,b,c) #define setsockopt(a,b,c,d,e) lwip_setsockopt(a,b,c,d,e) #define getsockopt(a,b,c,d,e) lwip_getsockopt(a,b,c,d,e) #define listen(a,b) lwip_listen(a,b) #define recv(a,b,c,d) lwip_recv(a,b,c,d)
#define recvfrom(a,b,c,d,e,f) lwip_recvfrom(a,b,c,d,e,f) #define send(a,b,c,d) lwip_send(a,b,c,d)
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#define sendto(a,b,c,d,e,f) lwip_sendto(a,b,c,d,e,f) #define socket(a,b,c) lwip_socket(a,b,c) #define select(a,b,c,d,e) lwip_select(a,b,c,d,e) #define ioctlsocket(a,b,c) lwip_ioctl(a,b,c)
#if LWIP_POSIX_SOCKETS_IO_NAMES #define read(a,b,c) lwip_read(a,b,c) #define write(a,b,c) lwip_write(a,b,c) #define close(s) lwip_close(s)
先不说实际的实现函数，光看这些定义的宏，就是标准socket所必须有的接口。
接着看这些实际的函数实现。这些函数实现在src\\api\\socket.c中。先看下接受连接的函数，这个是tcp的
原型：int lwip_accept(int s, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen) 可以看到这里的socket类型参数 s，实际上是个int型 在这个函数中的第一个函数调用是sock = get_socket(s); 这里的sock变量类型是lwip_socket，定义如下：
/** Contains all internal pointers and states used for a socket */ struct lwip_socket {
/** sockets currently are built on netconns, each socket has one netconn */ struct netconn *conn;
/** data that was left from the previous read */ struct netbuf *lastdata;
/** offset in the data that was left from the previous read */ u16_t lastoffset;
/** number of times data was received, set by event_callback(), tested by the receive and select functions */ u16_t rcvevent;
/** number of times data was received, set by event_callback(), tested by select */ u16_t sendevent;
/** socket flags (currently, only used for O_NONBLOCK) */ u16_t flags;
/** last error that occurred on this socket */ int err; };
好，这个结构先不管它，接着看下get_socket函数的实现【也是在src\\api\\socket.c文件中】，在这里我们看到这样一条语句sock = &sockets[s];很明显，返回值也是这个sock，它是根据传进来的序列号在sockets数组中找到对应的元素并返回该元素的地址。好了，那么这个sockets数组是在哪里被赋值了这些元素的呢？
进行到这里似乎应该从标准的socket编程的开始，也就是socket函数讲起，那我们就顺便看一下。它对应的实际实现是下面这个函数
Int lwip_socket(int domain, int type, int protocol)【src\\api\\socket.c】
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这个函数根据不同的协议类型，也就是函数中的type参数，创建了一个netconn结构体的指针，接着就是用这个指针作为参数调用了alloc_socket函数，下面具体看下这个函数的实现 static int alloc_socket(struct netconn *newconn) { int i;
/* Protect socket array */ sys_sem_wait(socksem);
/* allocate a new socket identifier */ for (i = 0; i < NUM_SOCKETS; ++i) { if (!sockets[i].conn) {
sockets[i].conn = newconn; sockets[i].lastdata = NULL; sockets[i].lastoffset = 0; sockets[i].rcvevent = 0;
sockets[i].sendevent = 1; /* TCP send buf is empty */ sockets[i].flags = 0; sockets[i].err = 0; sys_sem_signal(socksem); return i; } }
sys_sem_signal(socksem); return -1; }
对了，就是这个时候对全局变量sockets数组的元素赋值的。
既然都来到这里了，那就顺便看下netconn结构的情况吧。它的学名叫netconn descriptor
/** A netconn descriptor */ struct netconn {
/** type of the netconn (TCP, UDP or RAW) */ enum netconn_type type;
/** current state of the netconn */ enum netconn_state state;
/** the lwIP internal protocol control block */ union {
struct ip_pcb *ip; struct tcp_pcb *tcp; struct udp_pcb *udp; struct raw_pcb *raw; } pcb;
/** the last error this netconn had */
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err_t err;
/** sem that is used to synchroneously execute functions in the core context */
sys_sem_t op_completed;
/** mbox where received packets are stored until they are fetched by the netconn application thread (can grow quite big) */ sys_mbox_t recvmbox;
/** mbox where new connections are stored until processed by the application thread */ sys_mbox_t acceptmbox;
/** only used for socket layer */ int socket;
#if LWIP_SO_RCVTIMEO
/** timeout to wait for new data to be received (or connections to arrive for listening netconns) */ int recv_timeout;
#endif /* LWIP_SO_RCVTIMEO */ #if LWIP_SO_RCVBUF
/** maximum amount of bytes queued in recvmbox */ int recv_bufsize;
#endif /* LWIP_SO_RCVBUF */ u16_t recv_avail;
/** TCP: when data passed to netconn_write doesn't fit into the send buffer,
this temporarily stores the message. */ struct api_msg_msg *write_msg;
/** TCP: when data passed to netconn_write doesn't fit into the send buffer,
this temporarily stores how much is already sent. */ int write_offset;
#if LWIP_TCPIP_CORE_LOCKING
/** TCP: when data passed to netconn_write doesn't fit into the send buffer,
this temporarily stores whether to wake up the original application task if data couldn't be sent in the first try. */ u8_t write_delayed;
#endif /* LWIP_TCPIP_CORE_LOCKING */
/** A callback function that is informed about events for this netconn */ netconn_callback callback; };【src\\include\\lwip\\api.h】
到此，对这个结构都有些什么，做了一个大概的了解。
下面以SOCK_STREAM类型为例，看下netconn的new过程： 在lwip_socket函数中有 case SOCK_DGRAM:
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