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前言
6.1 概念引入
6.2 网络接口层数据概念流图
6.3 网卡收包程序流图
6.4 网卡数据结构
6.4.1 struct netif源码
6.4.2 字段分析
6.4.2.1 网卡链表
6.4.2.2 网络 IP
6.4.2.3 接收数据函数input()
6.4.2.4 网络IP层发送数据函数output()
6.4.2.5 链路层发送函数linkoutput()
6.4.2.6 出口回调函数
6.4.2.7 用户私有数据
6.4.2.8 最大传输单位
6.4.2.9 链路硬件地址长度&地址
6.4.2.10 网卡信息状态标志
6.4.2.11 网卡名字
6.4.2.12 网卡标识
6.4.2.13 网卡提示
6.5 netif 快速使用
6.5.1 简要步骤
6.5.2 与 netif 相关的底层函数
6.6 网卡信息状态标志
6.7 添加网卡netif_add()
6.8 网卡上层协议栈使能netif_set_up()
6.9 网卡底层数据链路使能netif_set_link_up()
6.10 以太网网卡伪代码分析
6.10.1 相关API说明
6.10.2 ethernetif_init()
6.10.3 ethernetif_input()
6.10.4 low_level_init()
6.11环回接口
6.11.1 环回地址
6.11.2 环回数据包流图
6.11.3 相关宏及API
6.11.4 环回网卡初始化
6.11.5 环回输出接口netif_loop_output()
6.11.6 环回处理接口netif_poll()
前言
主要分析网络接口概念、网卡数据结构、网络接口、环回接口实现等等。
参考：
本文：https://www.cnblogs.com/lizhuming/p/16642648.html
李柱明笔记汇总：https://www.cnblogs.com/lizhuming/p/16557045.html
6.1 概念引入
网络接口（以太网接口）是硬件接口（网络接口又可以称之为网卡）。
LWIP 是软件那么而怎样让硬件和软件无缝连接起来呢？
而且网卡又多种多样，怎样才能让 LWIP 使用同样的软件兼容不同的硬件平台？
LWIP 中使用了一个netif结构体来描述网卡但是网卡是直接和硬件平台打交道的：
用户提供最底层接口函数。
LWIP 提供统一的 API。
举例：
收：如网卡的初始化和网卡的收发数据，当 LWIP 底层得到数据之后，才会传入到内核中去处理。
发：LWIP 内核需要发送数据包的时候，也需要调用网卡的发送函数。
LWIP 中的 etherneif.c 文件的函数通常为硬件打交道的底层函数，当有数据需要通过网卡接收或者发送数据的时候就会被调用，通过 LWIP 的协议栈的内部进行处理后，从应用层就能得到数据或者可以发送数据。
小总结：
简单来说，netif 是 LWIP 抽象出来的网卡，LWIP 协议栈可以使用多种不同接口，而 etherneif.c 文件则提供了以太网网卡 netif 的抽象，每个网卡有不同的实现方式，每户只需要修改 ethernetif.c 文件即可。
小笔记：
网卡就是一个水管接口，把上层tcpip协议栈和底层数据链路对接起来，使其数据流通。
收：底层数据链路的数据，经过网卡，网卡把这些数据解析好，然后格式化为上层协议栈需要的数据格式，再把这些数据交给上层协议栈。
发：上层协议栈的数据，经过网卡，网卡把这些数据解析好，然后格式化为底层数据链路需要的数据格式，再把这些数据交给底层让其发出去。
网卡底层自由：
由于网络接口需要对接的上层包含了链路层的以太网帧处理ethnet_input()和ethnet_output()。
所以网络接口底层对接的可以直接是自由数据，包括UART、SPI、以太网设备、GPRS、其它线程接过来的数据等等任何数据流。
6.2 网络接口层数据概念流图
图源自李柱明
6.3 网卡收包程序流图
图源自李柱明
6.4 网卡数据结构
6.4.1 struct netif源码
/** Generic data structure used for all lwIP network interfaces.
* The following fields should be filled in by the initialization
* function for the device driver: hwaddr_len, hwaddr[], mtu, flags */
struct netif {
#if !LWIP_SINGLE_NETIF
/** pointer to next in linked list */
struct netif *next;
#endif
#if LWIP_IPV4
/** IP address configuration in network byte order */
ip_addr_t ip_addr;
ip_addr_t netmask;
ip_addr_t gw;
#endif /* LWIP_IPV4 */
#if LWIP_IPV6
/** Array of IPv6 addresses for this netif. */
ip_addr_t ip6_addr[LWIP_IPV6_NUM_ADDRESSES];
/** The state of each IPv6 address (Tentative, Preferred, etc).
* @see ip6_addr.h */
u8_t ip6_addr_state[LWIP_IPV6_NUM_ADDRESSES];
#if LWIP_IPV6_ADDRESS_LIFETIMES
/** Remaining valid and preferred lifetime of each IPv6 address, in seconds.
* For valid lifetimes, the special value of IP6_ADDR_LIFE_STATIC (0)
* indicates the address is static and has no lifetimes. */
u32_t ip6_addr_valid_life[LWIP_IPV6_NUM_ADDRESSES];
u32_t ip6_addr_pref_life[LWIP_IPV6_NUM_ADDRESSES];
#endif /* LWIP_IPV6_ADDRESS_LIFETIMES */
#endif /* LWIP_IPV6 */
/** This function is called by the network device driver
* to pass a packet up the TCP/IP stack. */
netif_input_fn input;
#if LWIP_IPV4
/** This function is called by the IP module when it wants
* to send a packet on the interface. This function typically
* first resolves the hardware address, then sends the packet.
* For ethernet physical layer, this is usually etharp_output() */
netif_output_fn output;
#endif /* LWIP_IPV4 */
/** This function is called by ethernet_output() when it wants
* to send a packet on the interface. This function outputs
* the pbuf as-is on the link medium. */
netif_linkoutput_fn linkoutput;
#if LWIP_IPV6
/** This function is called by the IPv6 module when it wants
* to send a packet on the interface. This function typically
* first resolves the hardware address, then sends the packet.
* For ethernet physical layer, this is usually ethip6_output() */
netif_output_ip6_fn output_ip6;
#endif /* LWIP_IPV6 */
#if LWIP_NETIF_STATUS_CALLBACK
/** This function is called when the netif state is set to up or down
*/
netif_status_callback_fn status_callback;
#endif /* LWIP_NETIF_STATUS_CALLBACK */
#if LWIP_NETIF_LINK_CALLBACK
/** This function is called when the netif link is set to up or down
*/
netif_status_callback_fn link_callback;
#endif /* LWIP_NETIF_LINK_CALLBACK */
#if LWIP_NETIF_REMOVE_CALLBACK
/** This function is called when the netif has been removed */
netif_status_callback_fn remove_callback;
#endif /* LWIP_NETIF_REMOVE_CALLBACK */
/** This field can be set by the device driver and could point
* to state information for the device. */
void *state;
#ifdef netif_get_client_data
void* client_data[LWIP_NETIF_CLIENT_DATA_INDEX_MAX + LWIP_NUM_NETIF_CLIENT_DATA];
#endif
#if LWIP_NETIF_HOSTNAME
/* the hostname for this netif, NULL is a valid value */
const char* hostname;
#endif /* LWIP_NETIF_HOSTNAME */
#if LWIP_CHECKSUM_CTRL_PER_NETIF
u16_t chksum_flags;
#endif /* LWIP_CHECKSUM_CTRL_PER_NETIF*/
/** maximum transfer unit (in bytes) */
u16_t mtu;
#if LWIP_IPV6 && LWIP_ND6_ALLOW_RA_UPDATES
/** maximum transfer unit (in bytes), updated by RA */
u16_t mtu6;
#endif /* LWIP_IPV6 && LWIP_ND6_ALLOW_RA_UPDATES */
/** link level hardware address of this interface */
u8_t hwaddr[NETIF_MAX_HWADDR_LEN];
/** number of bytes used in hwaddr */
u8_t hwaddr_len;
/** flags (@see @ref netif_flags) */
u8_t flags;
/** descriptive abbreviation */
char name[2];
/** number of this interface. Used for @ref if_api and @ref netifapi_netif,
* as well as for IPv6 zones */
u8_t num;
#if LWIP_IPV6_AUTOCONFIG
/** is this netif enabled for IPv6 autoconfiguration */
u8_t ip6_autoconfig_enabled;
#endif /* LWIP_IPV6_AUTOCONFIG */
#if LWIP_IPV6_SEND_ROUTER_SOLICIT
/** Number of Router Solicitation messages that remain to be sent. */
u8_t rs_count;
#endif /* LWIP_IPV6_SEND_ROUTER_SOLICIT */
#if MIB2_STATS
/** link type (from "snmp_ifType" enum from snmp_mib2.h) */
u8_t link_type;
/** (estimate) link speed */
u32_t link_speed;
/** timestamp at last change made (up/down) */
u32_t ts;
/** counters */
struct stats_mib2_netif_ctrs mib2_counters;
#endif /* MIB2_STATS */
#if LWIP_IPV4 && LWIP_IGMP
/** This function could be called to add or delete an entry in the multicast
filter table of the ethernet MAC.*/
netif_igmp_mac_filter_fn igmp_mac_filter;
#endif /* LWIP_IPV4 && LWIP_IGMP */
#if LWIP_IPV6 && LWIP_IPV6_MLD
/** This function could be called to add or delete an entry in the IPv6 multicast
filter table of the ethernet MAC. */
netif_mld_mac_filter_fn mld_mac_filter;
#endif /* LWIP_IPV6 && LWIP_IPV6_MLD */
#if LWIP_ACD
struct acd *acd_list;
#endif /* LWIP_ACD */
#if LWIP_NETIF_USE_HINTS
struct netif_hint *hints;
#endif /* LWIP_NETIF_USE_HINTS */
#if ENABLE_LOOPBACK
/* List of packets to be queued for ourselves. */
struct pbuf *loop_first; /* 环回数据包缓存的首个pbuf地址 */
struct pbuf *loop_last; /* 环回数据包缓存的最后一个pbuf地址，用于后面继续有pbuf入队时，从尾部插入。（因为pbuf链表是单向非循环链表） */
#if LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS
u16_t loop_cnt_current; /* 当前有多少个环回数据包未读 */
#endif /* LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS */
#if LWIP_NETIF_LOOPBACK_MULTITHREADING
/* Used if the original scheduling failed. */
/* 是否需要把netif_poll()API重新转发到lwip内核线程去跑。在转发失败时，标记下次要重新转发 */
u8_t reschedule_poll;
#endif /* LWIP_NETIF_LOOPBACK_MULTITHREADING */
#endif /* ENABLE_LOOPBACK */
};
6.4.2 字段分析
6.4.2.1 网卡链表
/** pointer to next in linked list */
struct netif *next;
LWIP 使用链表来统一管理同一设备的多个网卡。
netif.c 文件中定义两个全局指针 struct netif *netif_list 和 struct netif *netif_default
netif_list 就是网卡链表指针，指向网卡链表的首节点（第一个网卡）。
netif_default 默认网卡。
6.4.2.2 网络 IP
#if LWIP_IPV4
/** IP address configuration in network byte order */
ip_addr_t ip_addr;
ip_addr_t netmask;
ip_addr_t gw;
#endif /* LWIP_IPV4 */
ip_addr：网络中的 IP 地址。
netmask：子网掩码。
gw：网关地址。
6.4.2.3 接收数据函数input()
/** This function is called by the network device driver
* to pass a packet up the TCP/IP stack. */
netif_input_fn input;
该函数为网卡北向出口函数，是把底层数据包往协议栈送的，一般是ethernet_input()，送入arp协议处理，再往上送。
6.4.2.4 网络IP层发送数据函数output()
#if LWIP_IPV4
/** This function is called by the IP module when it wants
* to send a packet on the interface. This function typically
* first resolves the hardware address, then sends the packet.
* For ethernet physical layer, this is usually etharp_output() */
netif_output_fn output;
#endif /* LWIP_IPV4 */
函数由 IP 层调用，在接口上发送数据包。用户需要编写该函数并使 output 指向它。
通这个函数的处理步骤是首先解析硬件地址，然后发送数据包。
对于以太网物理层，该函数通常是 etharp_output(),参数是 pbuf,netif，和 ip_addr 类型。
注意：其中 ipaddr 代表要将数据包发送到的地址，但不一定数据包最终到达的 ip 地址。比如要发送 ip 数据报到一个并不在本网络的主机上，该数据包要被发送到一个路由器上，这里的 ipaddr 就是路由器的 ip 地址。
6.4.2.5 链路层发送函数linkoutput()
/** This function is called by ethernet_output() when it wants
* to send a packet on the interface. This function outputs
* the pbuf as-is on the link medium. */
netif_linkoutput_fn linkoutput;
该函数和 output 类似，也需要用户自己实现一个函数，但是只有两个参数，一般是自定义函数 low_level_output()。
当需要在网卡上发送一个数据包时，该函数会被 ethernet_output() 函数调用，在底层发送数据。
6.4.2.6 出口回调函数
#if LWIP_NETIF_REMOVE_CALLBACK
/** This function is called when the netif has been removed */
netif_status_callback_fn remove_callback;
#endif /* LWIP_NETIF_REMOVE_CALLBACK */
当 netif 被删除时调用此函数。
6.4.2.7 用户私有数据
/** This field can be set by the device driver and could point
* to state information for the device. */
void *state;
#ifdef netif_get_client_data
void* client_data[LWIP_NETIF_CLIENT_DATA_INDEX_MAX + LWIP_NUM_NETIF_CLIENT_DATA];
#endif
#if LWIP_IPV6_AUTOCONFIG
/** is this netif enabled for IPv6 autoconfiguration */
u8_t ip6_autoconfig_enabled;
#endif /* LWIP_IPV6_AUTOCONFIG */
#if LWIP_IPV6_SEND_ROUTER_SOLICIT
/** Number of Router Solicitation messages that remain to be sent. */
u8_t rs_count;
#endif /* LWIP_IPV6_SEND_ROUTER_SOLICIT */
#if LWIP_NETIF_HOSTNAME
/* the hostname for this netif, NULL is a valid value */
const char* hostname;
#endif /* LWIP_NETIF_HOSTNAME */
#if LWIP_CHECKSUM_CTRL_PER_NETIF
u16_t chksum_flags;
#endif /* LWIP_CHECKSUM_CTRL_PER_NETIF*/
由设备驱动程序设置并指向设备的状态信息，主要将网卡的某些私有数据传递给上层。
6.4.2.8 最大传输单位
/** maximum transfer unit (in bytes) */
u16_t mtu;
6.4.2.9 链路硬件地址长度&地址
/** number of bytes used in hwaddr */
u8_t hwaddr_len;
/** link level hardware address of this interface */
u8_t hwaddr[NETIF_MAX_HWADDR_LEN];
6.4.2.10 网卡信息状态标志
/** flags (@see @ref netif_flags) */
u8_t flags;
网卡状态信息标志位，是很重要的控制字段，它包括网卡的功能使能，广播使能，ARP 使能等重要控制位。
6.4.2.11 网卡名字
/** descriptive abbreviation */
char name[2];
用于保存每一个网卡的名字，用两个字符的名字来标识。
网卡使用的设备驱动的种类，名字由设备驱动来设置并且应该反映通过网卡表示的硬件的种类。
如果两个网卡具有相同的网络名字，我们就用 num 字段来区分相同类别的不同网卡。
6.4.2.12 网卡标识
/** number of this interface */
u8_t num;
标识使用同种驱动类型的不同网卡。
6.4.2.13 网卡提示
#if LWIP_NETIF_USE_HINTS
struct netif_hint *hints;
#endif /* LWIP_NETIF_USE_HINTS */
网卡提示，有些网卡相关的数据保存空间。
其数据结构：
struct netif_hint {
#if LWIP_NETIF_HWADDRHINT
u8_t addr_hint;
#endif
#if LWIP_VLAN_PCP
/** VLAN hader is set if this is >= 0 (but must be <= 0xFFFF) */
s32_t tci;
#endif
};
比如addr_hint在ARP协议中的用途就是，当当前网卡发送了一包数据时用到了ARP缓存表某条arp entry时，就会保存这个arp entry的索引到addr_hint中，下次这个网卡发送数据时，通过addr_hint获取索引后，直接从这条索引开始遍历ARP缓存表，加速组包时间。
tci是用于VLAN组包中的字段值。
6.5 netif 快速使用
6.5.1 简要步骤
定义一个 netif 作为网卡设备结构体。
挂载到 netif_list 链表中：netif_add();。
- 需要提供网卡初始化函数和网卡协议栈入口函数作为
netif_add()的参数传入。使能网卡底层（链路层）：netif_set_link_up()。
使能网卡上层（协议栈）：netif_set_up()。
6.5.2 与 netif 相关的底层函数
low_level_output()和low_level_input()函数是网卡的南向直接操作函数，是对网卡设备的写、读处理。
相当于网卡设备的驱动范畴的函数。
主要 API：
/* 网卡初始化函数 */
static void low_level_init(struct netif *netif);
/* 网卡的发送函数，
* 将内核的数据包发送出去，数据包采用pbuf数据结构进行描述 */
static err_t low_level_output(struct netif *netif, struct pbuf *p);
/* 网卡的数据接收函数，
* 该函数必须将接收的数据封装成pbuf的形式 */
static struct pbuf * low_level_input(struct netif *netif);
相关 API：（如以太网）
/* 上层管理网卡netif的到时候会被调用的函数，
* 最终还是调用 low_level_init() 函数 */
err_t ethernetif_init(struct netif *netif);
/* 主要作用就是调用low_level_input()函数从网卡中读取一个数据包，
* 然后解析该数据包的类型是属于ARP数据包还是IP数据包，
* 再将包递交给上层。
* 无操作系统中使用：可以直接使用的函数，因为内核会周期性去处理该接收函数。
* 有操作系统中系统：一般会将其改写成一个线程的形式，可以周期性去调用low_level_input()网卡接收函数。*/
void ethernetif_input(void *pParams);
6.6 网卡信息状态标志
在网卡netif->flags;成员中体现。
NETIF_FLAG_UP：
网络接口上层是否被使能。
属于一个软件（协议栈）就绪标志，表示lwip协议栈已经合法获取到该IP，lwip协议栈已经准备好接收处理这个网卡的数据了。
相当于一个lwip协议栈内部与外部南向通信的开关阀。
NETIF_FLAG_BROADCAST：网络接口是否支持广播。
NETIF_FLAG_LINK_UP：
网络接口的底层链路是否被使能。
属于一个硬件（链路层）就绪标志，表示当前网卡南向接口使用的数据链路硬件就绪。
NETIF_FLAG_ETHARP：网络接口是否支持ARP功能。
NETIF_FLAG_ETHERNET：网络接口是否是以太网设备。
NETIF_FLAG_IGMP：网络接口是否支持IGMP协议功能。
NETIF_FLAG_MLD6：网络接口是否支持MLD6功能。
/**
* @defgroup netif_flags Flags
* @ingroup netif
* @{
*/
/** Whether the network interface is 'up'. This is
* a software flag used to control whether this network
* interface is enabled and processes traffic.
* It must be set by the startup code before this netif can be used
* (also for dhcp/autoip).
*/
#define NETIF_FLAG_UP 0x01U
/** If set, the netif has broadcast capability.
* Set by the netif driver in its init function. */
#define NETIF_FLAG_BROADCAST 0x02U
/** If set, the interface has an active link
* (set by the network interface driver).
* Either set by the netif driver in its init function (if the link
* is up at that time) or at a later point once the link comes up
* (if link detection is supported by the hardware). */
#define NETIF_FLAG_LINK_UP 0x04U
/** If set, the netif is an ethernet device using ARP.
* Set by the netif driver in its init function.
* Used to check input packet types and use of DHCP. */
#define NETIF_FLAG_ETHARP 0x08U
/** If set, the netif is an ethernet device. It might not use
* ARP or TCP/IP if it is used for PPPoE only.
*/
#define NETIF_FLAG_ETHERNET 0x10U
/** If set, the netif has IGMP capability.
* Set by the netif driver in its init function. */
#define NETIF_FLAG_IGMP 0x20U
/** If set, the netif has MLD6 capability.
* Set by the netif driver in its init function. */
#define NETIF_FLAG_MLD6 0x40U
6.7 添加网卡netif_add()
主要内容是：
网卡数据结构内容配置；
把这个网卡插入到网卡链表netif_list。
参数：
netif：网卡数据结构资源。
ipaddr：网卡IP地址。
netmask：网卡子网掩码。
gw：网卡网关。
state：用户自定义的一些数据。
init：网卡初始化函数。各种网卡的初始化不完全一样，所以又用户自己实现。
input：网卡北方北向接口。是把数据传入TCPIP协议栈的接口。
/**
* @ingroup netif
* Add a network interface to the list of lwIP netifs.
*
* @param netif a pre-allocated netif structure
* @param ipaddr IP address for the new netif
* @param netmask network mask for the new netif
* @param gw default gateway IP address for the new netif
* @param state opaque data passed to the new netif
* @param init callback function that initializes the interface
* @param input callback function that is called to pass
* ingress packets up in the protocol layer stack.<br>
* It is recommended to use a function that passes the input directly
* to the stack (netif_input(), NO_SYS=1 mode) or via sending a
* message to TCPIP thread (tcpip_input(), NO_SYS=0 mode).<br>
* These functions use netif flags NETIF_FLAG_ETHARP and NETIF_FLAG_ETHERNET
* to decide whether to forward to ethernet_input() or ip_input().
* In other words, the functions only work when the netif
* driver is implemented correctly!<br>
* Most members of struct netif should be be initialized by the
* netif init function = netif driver (init parameter of this function).<br>
* IPv6: Don't forget to call netif_create_ip6_linklocal_address() after
* setting the MAC address in struct netif.hwaddr
* (IPv6 requires a link-local address).
*
* @return netif, or NULL if failed.
*/
struct netif *
netif_add(struct netif *netif,
#if LWIP_IPV4
const ip4_addr_t *ipaddr, const ip4_addr_t *netmask, const ip4_addr_t *gw,
#endif /* LWIP_IPV4 */
void *state, netif_init_fn init, netif_input_fn input)
{
#if LWIP_IPV6
s8_t i;
#endif
LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();
#if LWIP_SINGLE_NETIF
if (netif_default != NULL) { /* 单网卡功能监测 */
LWIP_ASSERT("single netif already set", 0);
return NULL;
}
#endif
/* 网卡数据结构内存资源检验 */
LWIP_ERROR("netif_add: invalid netif", netif != NULL, return NULL);
/* 网卡初始化钩子函数校验 */
LWIP_ERROR("netif_add: No init function given", init != NULL, return NULL);
#if LWIP_IPV4
if (ipaddr == NULL) {
ipaddr = ip_2_ip4(IP4_ADDR_ANY); /* 获取IPV4地址 */
}
if (netmask == NULL) {
netmask = ip_2_ip4(IP4_ADDR_ANY); /* 获取子网掩码 */
}
if (gw == NULL) {
gw = ip_2_ip4(IP4_ADDR_ANY); /* 获取网关 */
}
/* 重置网卡配置状态 */
ip_addr_set_zero_ip4(&netif->ip_addr);
ip_addr_set_zero_ip4(&netif->netmask);
ip_addr_set_zero_ip4(&netif->gw);
netif->output = netif_null_output_ip4;
#endif /* LWIP_IPV4 */
#if LWIP_IPV6
for (i = 0; i < LWIP_IPV6_NUM_ADDRESSES; i++) { /* 遍历当前网卡的各个IPV6地址空间 */
ip_addr_set_zero_ip6(&netif->ip6_addr[i]); /* 重置这个IPV6 */
netif->ip6_addr_state[i] = IP6_ADDR_INVALID; /* 标记为无效态 */
#if LWIP_IPV6_ADDRESS_LIFETIMES /* ipv6生存期字段 */
netif->ip6_addr_valid_life[i] = IP6_ADDR_LIFE_STATIC; /* 静态地址，没有生存期 */
netif->ip6_addr_pref_life[i] = IP6_ADDR_LIFE_STATIC; /* 静态地址，没有生存期 */
#endif /* LWIP_IPV6_ADDRESS_LIFETIMES */
}
netif->output_ip6 = netif_null_output_ip6; /* 初始化北方南向接口为一个虚拟接口 */
#endif /* LWIP_IPV6 */
NETIF_SET_CHECKSUM_CTRL(netif, NETIF_CHECKSUM_ENABLE_ALL);
netif->mtu = 0; /* 重置MTU */
netif->flags = 0; /* 重置网卡状态 */
#ifdef netif_get_client_data
memset(netif->client_data, 0, sizeof(netif->client_data)); /* 清空网卡数据结构用户数据空间 */
#endif /* LWIP_NUM_NETIF_CLIENT_DATA */
#if LWIP_IPV6
#if LWIP_IPV6_AUTOCONFIG
/* 缺省情况下，IPv6地址自动配置功能处于开启状态 */
netif->ip6_autoconfig_enabled = 1;
#endif /* LWIP_IPV6_AUTOCONFIG */
nd6_restart_netif(netif); /* 使能ipv6网卡，配置路由请求RS次数 */
#endif /* LWIP_IPV6 */
#if LWIP_NETIF_STATUS_CALLBACK
netif->status_callback = NULL; /* 重置网卡上层（协议栈）状态回调 */
#endif /* LWIP_NETIF_STATUS_CALLBACK */
#if LWIP_NETIF_LINK_CALLBACK
netif->link_callback = NULL; /* 重置底层（数据链路）状态回调 */
#endif /* LWIP_NETIF_LINK_CALLBACK */
#if LWIP_IGMP
netif->igmp_mac_filter = NULL; /* 重置（ipv4）IGMP协议以太网MAC过滤表函数 */
#endif /* LWIP_IGMP */
#if LWIP_IPV6 && LWIP_IPV6_MLD
netif->mld_mac_filter = NULL; /* 重置（ipv6）MLD协议以太网MAC过滤表函数 */
#endif /* LWIP_IPV6 && LWIP_IPV6_MLD */
netif->state = state; /* 配置网卡状态 */
netif->num = netif_num; /* 配置网卡标识 */
netif->input = input; /* 配置网卡数据到TCPIP协议栈入口函数 */
#if LWIP_ACD
netif->acd_list = NULL; /* 重置ACD模块链表 */
#endif /* LWIP_ACD */
NETIF_RESET_HINTS(netif); /* 重置网卡hints字段 */
#if ENABLE_LOOPBACK
netif->loop_first = NULL; /* 重置发送给自己的第一个数据包指针 */
netif->loop_last = NULL; /* 重置发送给自己的最后一个数据包指针 */
#if LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS
netif->loop_cnt_current = 0; /* 重置发送给自己的pbuf最大缓存包数限制 */
#endif /* LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS */
#if LWIP_NETIF_LOOPBACK_MULTITHREADING
netif->reschedule_poll = 0; /* 是否在多线程环境下 */
#endif /* LWIP_NETIF_LOOPBACK_MULTITHREADING */
#endif /* ENABLE_LOOPBACK */
#if LWIP_IPV4
netif_set_addr(netif, ipaddr, netmask, gw); /* 设置网卡IP、子网掩码、网关 */
#endif /* LWIP_IPV4 */
/* 为netif调用用户指定的初始化函数 */
if (init(netif) != ERR_OK) { /* 不同的网卡有不同的初始化，所以又用户提供 */
return NULL;
}
#if LWIP_IPV6 && LWIP_ND6_ALLOW_RA_UPDATES
/* 初始化IPv6的MTU为netif驱动设置的MTU。这可以稍后由RA进行更新。 */
netif->mtu6 = netif->mtu;
#endif /* LWIP_IPV6 && LWIP_ND6_ALLOW_RA_UPDATES */
#if !LWIP_SINGLE_NETIF
/* 网卡标识唯一性校验。其算法先在历史累加获得，溢出再复位。 */
{
struct netif *netif2;
int num_netifs;
do {
if (netif->num == 255) {
netif->num = 0;
}
num_netifs = 0;
for (netif2 = netif_list; netif2 != NULL; netif2 = netif2->next) {
LWIP_ASSERT("netif already added", netif2 != netif);
num_netifs++;
LWIP_ASSERT("too many netifs, max. supported number is 255", num_netifs <= 255);
if (netif2->num == netif->num) { /* 已经溢出过了，标识+1直接用 */
netif->num++;
break;
}
}
} while (netif2 != NULL);
}
if (netif->num == 254) { /* 网卡标识溢出，归零 */
netif_num = 0;
} else { /* */
netif_num = (u8_t)(netif->num + 1); /* 更新网卡标识全局记录值 */
}
/* 添加网卡到网卡链表头部 */
netif->next = netif_list;
netif_list = netif;
#endif /* "LWIP_SINGLE_NETIF */
mib2_netif_added(netif);
#if LWIP_IGMP
if (netif->flags & NETIF_FLAG_IGMP) { /* 如果网卡支持IGMP功能 */
igmp_start(netif); /* 开始IGMP处理 */
}
#endif /* LWIP_IGMP */
LWIP_DEBUGF(NETIF_DEBUG, ("netif: added interface %c%c IP",
netif->name[0], netif->name[1]));
#if LWIP_IPV4
LWIP_DEBUGF(NETIF_DEBUG, (" addr "));
ip4_addr_debug_print(NETIF_DEBUG, ipaddr);
LWIP_DEBUGF(NETIF_DEBUG, (" netmask "));
ip4_addr_debug_print(NETIF_DEBUG, netmask);
LWIP_DEBUGF(NETIF_DEBUG, (" gw "));
ip4_addr_debug_print(NETIF_DEBUG, gw);
#endif /* LWIP_IPV4 */
LWIP_DEBUGF(NETIF_DEBUG, ("\n"));
/* 网卡添加完毕，把这个网卡数据结构地址及状态通过回调链表ext_callback，通知到各个地方 */
netif_invoke_ext_callback(netif, LWIP_NSC_NETIF_ADDED, NULL);
return netif;
}
6.8 网卡上层协议栈使能netif_set_up()
netif_set_up()函数用于使能网卡上层协议栈。
相当于打开网卡北向接口的开关阀，让网卡和协议栈的数据能够流通。
对应标志位：NETIF_FLAG_UP。表示上层协议栈准备好了，也打通了网卡与协议栈的通道。
/**
* @ingroup netif
* Bring an interface up, available for processing
* traffic.
*/
void
netif_set_up(struct netif *netif)
{
LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();
LWIP_ERROR("netif_set_up: invalid netif", netif != NULL, return);
if (!(netif->flags & NETIF_FLAG_UP)) { /* 协议栈还没使能 */
netif_set_flags(netif, NETIF_FLAG_UP); /* 标记使能协议栈 */
/* 记录网卡协议栈使能时间 */
MIB2_COPY_SYSUPTIME_TO(&netif->ts);
/* 网卡状态回调 */
NETIF_STATUS_CALLBACK(netif);
#if LWIP_NETIF_EXT_STATUS_CALLBACK
{
netif_ext_callback_args_t args;
args.status_changed.state = 1;
/* 网卡状态静态回调 */
netif_invoke_ext_callback(netif, LWIP_NSC_STATUS_CHANGED, &args);
}
#endif
/* 发送ARP/IGMP/MLD/RS事件，例如:linup / netifup或addr-change */
/* 协议栈和数据链路都使能了才生效 */
netif_issue_reports(netif, NETIF_REPORT_TYPE_IPV4 | NETIF_REPORT_TYPE_IPV6);
#if LWIP_IPV6
/* 重置ipv6网卡，设置路由请求RS次数(see RFC 4861, ch. 6.3.7) */
nd6_restart_netif(netif);
#endif /* LWIP_IPV6 */
}
}
6.9 网卡底层数据链路使能netif_set_link_up()
netif_set_link_up()函数用于使能网卡底层数据链路。
相当于打开网卡南向接口的开关阀，让网卡和底层数据链路的数据能够流通。
对应标志位：NETIF_FLAG_LINK_UP。表示底层数据链路准备好了，也打通了网卡与底层数据链路的通道。
因为在数据链路层新增了一个设备节点，所以需要在链路层做一些处理，通告下。
比如发起ARP请求，宣告当前IP被我使用，给为同僚ARP缓存表有空间就存一下吧。
链路层使能后，还需要通过回调通知其它业务，表明当前网卡状态更新了。
/**
* @ingroup netif
* Called by a driver when its link goes up
*/
void
netif_set_link_up(struct netif *netif)
{
LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();
LWIP_ERROR("netif_set_link_up: invalid netif", netif != NULL, return);
if (!(netif->flags & NETIF_FLAG_LINK_UP)) { /* 数据链路还没使能 */
netif_set_flags(netif, NETIF_FLAG_LINK_UP); /* 标记使能数据链路 */
/* 链路层新增了一个设备节点，需要在链路层通告处理下 */
#if LWIP_DHCP /* dhcp协议相关 */
dhcp_network_changed_link_up(netif);
#endif /* LWIP_DHCP */
#if LWIP_AUTOIP /* AUTOIP相关 */
autoip_network_changed_link_up(netif);
#endif /* LWIP_AUTOIP */
/* 发送ARP/IGMP/MLD/RS事件，例如:linup / netifup或addr-change */
/* 协议栈和数据链路都使能了才生效 */
netif_issue_reports(netif, NETIF_REPORT_TYPE_IPV4 | NETIF_REPORT_TYPE_IPV6);
#if LWIP_IPV6
/* 重置ipv6网卡，设置路由请求RS次数(see RFC 4861, ch. 6.3.7) */
nd6_restart_netif(netif);
#endif /* LWIP_IPV6 */
/* 数据链路状态回调 */
NETIF_LINK_CALLBACK(netif);
#if LWIP_NETIF_EXT_STATUS_CALLBACK
{
netif_ext_callback_args_t args;
args.link_changed.state = 1;
/* 网卡状态静态回调 */
netif_invoke_ext_callback(netif, LWIP_NSC_LINK_CHANGED, &args);
}
#endif
}
}
6.10 以太网网卡伪代码分析
参考lwip官方提供的ethernetif.c文件。
6.10.1 相关API说明
用户需要封装单个网卡底层数据链路相关的函数：
low_level_init()：
该函数用于初始化底层数据链路硬件设备，使其具备底层通信能力。
low_level_output()：
该函数用于底层数据链路发送数据，网卡的南向出口。
收到的上层数据包时pbuf类型的。
low_level_input()：
该函数用于底层数据链路接收数据，网卡的南向入口。
需要组装为pbuf类型再转交给上层。
ethernetif_init()：网卡初始化函数。封装这个接口是给netif_add()添加网卡时初始化当前网卡的。
ethernetif_input()：数据链路接收数据并传入TCPIP协议栈。
发送的数据是由上层一层一层传下来的，相关接口也是层层调用即可。
但是接收数据不一样，我们代码不知道数据什么时候来，所以需要创建一条线程，专门用于检索接收到的数据包，然后传入网卡，让网卡一层一层上传处理。
lwip提供的参考，这个线程就是ethernetif_input()。
6.10.2 ethernetif_init()
伪代码参考：
/**
* Should be called at the beginning of the program to set up the
* network interface. It calls the function low_level_init() to do the
* actual setup of the hardware.
*
* This function should be passed as a parameter to netif_add().
*
* @param netif the lwip network interface structure for this ethernetif
* @return ERR_OK if the loopif is initialized
* ERR_MEM if private data couldn't be allocated
* any other err_t on error
*/
err_t
ethernetif_init(struct netif *netif)
{
struct ethernetif *ethernetif;
LWIP_ASSERT("netif != NULL", (netif != NULL));
ethernetif = mem_malloc(sizeof(struct ethernetif));
if (ethernetif == NULL) {
LWIP_DEBUGF(NETIF_DEBUG, ("ethernetif_init: out of memory\n"));
return ERR_MEM;
}
#if LWIP_NETIF_HOSTNAME
/* Initialize interface hostname */
netif->hostname = "lwip";
#endif /* LWIP_NETIF_HOSTNAME */
/* 在结构netif中初始化snmp变量和计数器。最后一个参数应该替换为链接速度，单位为比特/秒 */
MIB2_INIT_NETIF(netif, snmp_ifType_ethernet_csmacd, LINK_SPEED_OF_YOUR_NETIF_IN_BPS);
/* 网卡信息配置 */
netif->state = ethernetif;
netif->name[0] = IFNAME0;
netif->name[1] = IFNAME1;
/* 我们在这里直接使用etharp_output()来保存函数调用。
如果你必须在发送之前做一些检查(例如，如果链接可用…)，你可以声明自己的函数为调用etharp_output()。 */
#if LWIP_IPV4
netif->output = etharp_output; /* ARP协议的北向入口，用户可以二次封装这个接口。收到的数据时网络层的IP数据 */
#endif /* LWIP_IPV4 */
#if LWIP_IPV6
netif->output_ip6 = ethip6_output;
#endif /* LWIP_IPV6 */
netif->linkoutput = low_level_output; /* 网卡南向出口。把数据发往底层数据链路。 */
ethernetif->ethaddr = (struct eth_addr *) & (netif->hwaddr[0]); /* 配置硬件地址，MAC */
/* 初始化网卡硬件设备 */
low_level_init(netif);
return ERR_OK;
}
6.10.3 ethernetif_input()
该函数为应该独立线程，用于检测和接收底层数据链路数据，打包好发往TCPIP协议栈。
/**
* This function should be called when a packet is ready to be read
* from the interface. It uses the function low_level_input() that
* should handle the actual reception of bytes from the network
* interface. Then the type of the received packet is determined and
* the appropriate input function is called.
*
* @param netif the lwip network interface structure for this ethernetif
*/
static void
ethernetif_input(struct netif *netif)
{
struct ethernetif *ethernetif;
struct eth_hdr *ethhdr;
struct pbuf *p;
ethernetif = netif->state; /* 用户私人信息拿出来 */
/* 接收一个数据包，并封装成pbuf类型 */
p = low_level_input(netif);
/* 如果无法读取数据包，则静默地忽略它 */
if (p != NULL) {
/* 将所有数据包传递给ethernet_input，由ethernet_input决定支持哪些数据包 */
if (netif->input(p, netif) != ERR_OK) {
LWIP_DEBUGF(NETIF_DEBUG, ("ethernetif_input: IP input error\n"));
pbuf_free(p); /* 上传失败，丢弃该数据包 */
p = NULL;
}
}
}
6.10.4 low_level_init()
/**
* In this function, the hardware should be initialized.
* Called from ethernetif_init().
*
* @param netif the already initialized lwip network interface structure
* for this ethernetif
*/
static void
low_level_init(struct netif *netif)
{
struct ethernetif *ethernetif = netif->state; /* 获取用户私人信息 */
/* 设置MAC硬件地址长度 */
netif->hwaddr_len = ETHARP_HWADDR_LEN;
/* 设置MAC地址 */
netif->hwaddr[0] = ;
/* ... */
netif->hwaddr[5] = ;
/* 设置MTU */
netif->mtu = 1500;
/* 设备性能标记 */
/* 根据实际设备性能而配置 */
netif->flags = NETIF_FLAG_BROADCAST | NETIF_FLAG_ETHARP | NETIF_FLAG_LINK_UP;
#if LWIP_IPV6 && LWIP_IPV6_MLD
/*
* 用于实现MAC过滤的硬件/网络。
* 默认情况下，所有节点的链路本地是被处理的，因此我们必须让硬件知道允许多播包进入。
* 应该在前面设置mld_mac_filter。 */
if (netif->mld_mac_filter != NULL) {
ip6_addr_t ip6_allnodes_ll;
ip6_addr_set_allnodes_linklocal(&ip6_allnodes_ll);
netif->mld_mac_filter(netif, &ip6_allnodes_ll, NETIF_ADD_MAC_FILTER);
}
#endif /* LWIP_IPV6 && LWIP_IPV6_MLD */
/* 执行初始化接口所需的其他操作。 */
}
6.11环回接口
6.11.1 环回地址
ipv4的127 网段的所有地址都称为环回地址，主要用来测试网络协议是否工作正常的作用。
常用：
IPv4：127.0.0.1
IPv6：::1
默认记录IPv4。
环回地址表示“我自己”的意思。
6.11.2 环回数据包流图
图源自李柱明
6.11.3 相关宏及API
ENABLE_LOOPBACK：开启环回功能。
LWIP_NETIF_LOOPBACK：每个网卡都有环回功能。
LWIP_HAVE_LOOPIF：可创建独立的环回网卡。
netif_init()：lwip网卡模块初始化。如果开启了LWIP_NETIF_LOOPBACK，则会在该函数里面添加一个环回网卡loop_netif。
netif_loopif_init()：环回网卡初始化。
相当于以太网网卡的low_level_init()。
netif_loop_output()：环回输出接口。
如果数据包的目标IP和当前网卡的IP一致，则调用内部会调用该函数，而不是netif->output()。
如果是环回网卡，netif->output()也是该函数。
所以如果目标IP和环回网卡一致，则直接调用netif_loop_output()。
如果不一致，则调用netif->output()，其实也是netif_loop_output()。
netif_poll()：环回处理接口。
单线程环境下：在应用程序中循环调用。
多线程环境下：内部会通过消息，把netif_poll()转交给wlip内核线程去跑。
目的是把环回数据包环回发到对应网卡的IP层处理。netif_loop_output()输入的数据传到netif->input()。
6.11.4 环回网卡初始化
lwip网卡模块初始化调用netif_init()函数，只是在lwip协议栈初始化是调用，如果开启了环回LWIP_HAVE_LOOPIF功能，才会有操作，就是创建一个环回IP的网卡，仅此而已。
对应到每一个实际网卡的初始化，在netif_add()会讲解。
void
netif_init(void)
{
#if LWIP_HAVE_LOOPIF
#if LWIP_IPV4
#define LOOPIF_ADDRINIT &loop_ipaddr, &loop_netmask, &loop_gw,
ip4_addr_t loop_ipaddr, loop_netmask, loop_gw;
IP4_ADDR(&loop_gw, 127, 0, 0, 1); /* 设置回环网卡的网关 */
IP4_ADDR(&loop_ipaddr, 127, 0, 0, 1); /* 设置回环网卡的IP地址 */
IP4_ADDR(&loop_netmask, 255, 0, 0, 0); /* 设置回环网卡的子网掩码 */
#else /* LWIP_IPV4 */
#define LOOPIF_ADDRINIT
#endif /* LWIP_IPV4 */
#if NO_SYS
netif_add(&loop_netif, LOOPIF_ADDRINIT NULL, netif_loopif_init, ip_input);
#else /* NO_SYS */
netif_add(&loop_netif, LOOPIF_ADDRINIT NULL, netif_loopif_init, tcpip_input); /* 添加网卡 */
#endif /* NO_SYS */
#if LWIP_IPV6
IP_ADDR6_HOST(loop_netif.ip6_addr, 0, 0, 0, 0x00000001UL); /* ipv6的回环地址为::1 */
loop_netif.ip6_addr_state[0] = IP6_ADDR_VALID; /* 标记地址有效 */
#endif /* LWIP_IPV6 */
netif_set_link_up(&loop_netif); /* 添加新网卡，告知链路层，如ARP宣告使用次IP，都让回环的没有。 */
netif_set_up(&loop_netif); /* 协议栈启用此网卡 */
#endif /* LWIP_HAVE_LOOPIF */
}
回环网卡初始化：netif_loopif_init()
/**
* Initialize a lwip network interface structure for a loopback interface
*
* @param netif the lwip network interface structure for this loopif
* @return ERR_OK if the loopif is initialized
* ERR_MEM if private data couldn't be allocated
*/
static err_t
netif_loopif_init(struct netif *netif)
{
LWIP_ASSERT("netif_loopif_init: invalid netif", netif != NULL);
/* 初始化结构netif中的SNMP变量和计数器
* ifSpeed:不能做任何假设!
*/
MIB2_INIT_NETIF(netif, snmp_ifType_softwareLoopback, 0);
/* 网卡名字 */
netif->name[0] = 'l';
netif->name[1] = 'o';
#if LWIP_IPV4
netif->output = netif_loop_output_ipv4; /* 回环输出接口 */
#endif
#if LWIP_IPV6
netif->output_ip6 = netif_loop_output_ipv6; /* 回环输出接口 */
#endif
#if LWIP_LOOPIF_MULTICAST
netif_set_flags(netif, NETIF_FLAG_IGMP); /* 支持IGMP协议 */
#endif
NETIF_SET_CHECKSUM_CTRL(netif, NETIF_CHECKSUM_DISABLE_ALL); /* checksum校验功能相关 */
return ERR_OK;
}
#endif /* LWIP_HAVE_LOOPIF */
6.11.5 环回输出接口netif_loop_output()
传入的pbuf是被以复制的显示缓存到对应网卡的loop_first链表中：
先申请新的pbuf r，用于存储拷贝传入的pbuf p的数据。
预测检查pbuf节点数是否超出限制LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS。
拷贝pbuf数据。
拼接到对应网卡的环回pbuf链表netif->loop_first中。
如果网卡的环回pbuf链表还有数据，说明上次已经触发过netif_poll()，正常按理是不用再触发的。但是如果上次触发失败，这次还是要触发。
如果网卡大的环回链表没有数据，说明当前netif_poll()没有在跑。需要触发netif_poll()。
如果netif_poll()触发失败，需要标记下，下次再发环回数据时补回触发。
/**
* @ingroup netif
* Send an IP packet to be received on the same netif (loopif-like).
* The pbuf is copied and added to an internal queue which is fed to
* netif->input by netif_poll().
* In multithreaded mode, the call to netif_poll() is queued to be done on the
* TCP/IP thread.
* In callback mode, the user has the responsibility to call netif_poll() in
* the main loop of their application.
*
* @param netif the lwip network interface structure
* @param p the (IP) packet to 'send'
* @return ERR_OK if the packet has been sent
* ERR_MEM if the pbuf used to copy the packet couldn't be allocated
*/
err_t
netif_loop_output(struct netif *netif, struct pbuf *p)
{
struct pbuf *r;
err_t err;
struct pbuf *last;
#if LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS
u16_t clen = 0;
#endif /* LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS */
/* 如果我们有一个loop, SNMP计数器会为此进行调整，
* 如果不是，则调整为'netif'。 */
#if MIB2_STATS
#if LWIP_HAVE_LOOPIF
struct netif *stats_if = &loop_netif; /* 相关状态信息记录到loop_netif（不管数据包的目标是否是该网卡） */
#else /* LWIP_HAVE_LOOPIF */
struct netif *stats_if = netif; /* 相关状态信息记录到对应网卡 */
#endif /* LWIP_HAVE_LOOPIF */
#endif /* MIB2_STATS */
#if LWIP_NETIF_LOOPBACK_MULTITHREADING
u8_t schedule_poll = 0; /* 是否需要转发netif_poll()到lwip内核线程执行 */
#endif /* LWIP_NETIF_LOOPBACK_MULTITHREADING */
SYS_ARCH_DECL_PROTECT(lev);
LWIP_ASSERT("netif_loop_output: invalid netif", netif != NULL);
LWIP_ASSERT("netif_loop_output: invalid pbuf", p != NULL);
/* 申请新的pbuf资源 */
r = pbuf_alloc(PBUF_LINK, p->tot_len, PBUF_RAM);
if (r == NULL) {
/* 申请失败。状态信息记录。 */
LINK_STATS_INC(link.memerr);
LINK_STATS_INC(link.drop);
MIB2_STATS_NETIF_INC(stats_if, ifoutdiscards);
return ERR_MEM;
}
#if LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS
clen = pbuf_clen(r); /* 查看申请到的pbuf有多长（查看多少个pbuf节点组成，如果MEM基于POOL时才有意义） */
/* 检查队列上是否有溢出或太多的pbuf */
if (((netif->loop_cnt_current + clen) < netif->loop_cnt_current) ||
((netif->loop_cnt_current + clen) > LWIP_MIN(LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS, 0xFFFF))) {
pbuf_free(r); /* 过多，全部丢弃 */
/* 输出失败。记录状态信息。 */
LINK_STATS_INC(link.memerr);
LINK_STATS_INC(link.drop);
MIB2_STATS_NETIF_INC(stats_if, ifoutdiscards);
return ERR_MEM;
}
/* 资源申请成功，需要记录pbuf链表有是由多少个节点组成的，用于出队检查和包数限制。 */
/* 笔者认为，在这里就更新，未免太早了。如果pbuf拷贝失败，会导致这个值虚大。 */
netif->loop_cnt_current = (u16_t)(netif->loop_cnt_current + clen);
#endif /* LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS */
/* 将整个pbuf队列p复制到单个pbuf r中 */
if ((err = pbuf_copy(r, p)) != ERR_OK) {
pbuf_free(r);
/* 拷贝失败。记录状态信息。 */
LINK_STATS_INC(link.memerr);
LINK_STATS_INC(link.drop);
MIB2_STATS_NETIF_INC(stats_if, ifoutdiscards);
/* 笔者添加：netif->loop_cnt_current = (u16_t)(netif->loop_cnt_current - clen); */
return err;
}
/* 把包放在一个链表上，通过调用netif_poll()进行出队. */
/* last指向链r中的最后一个pbuf */
for (last = r; last->next != NULL; last = last->next) {
/* nothing to do here, just get to the last pbuf */
}
SYS_ARCH_PROTECT(lev); /* 进入临界 */
if (netif->loop_first != NULL) { /* 环回链表中已有缓存数据 */
LWIP_ASSERT("if first != NULL, last must also be != NULL", netif->loop_last != NULL);
netif->loop_last->next = r; /* 拼接pbuf链表 */
netif->loop_last = last; /* 保存最后一个pbuf的指针。用于还没其它pbuf插入时，直接从尾部插入。 */
#if LWIP_NETIF_LOOPBACK_MULTITHREADING
if (netif->reschedule_poll) { /* 需要重新把netif_pool()转发到lwip内核线程执行（因为上次转发失败） */
schedule_poll = 1; /* 标记需要外包 */
netif->reschedule_poll = 0; /* 恢复标志位 */
}
#endif /* LWIP_NETIF_LOOPBACK_MULTITHREADING */
} else { /* 环回链表中没有缓存数据 */
netif->loop_first = r; /* 首个pbuf */
netif->loop_last = last; /* 保存最后一个pbuf的指针 */
#if LWIP_NETIF_LOOPBACK_MULTITHREADING
/* 环回队列中没有数据，说明netif_poll()已经处理完毕，需要重新外包netif_poll() */
schedule_poll = 1;
#endif /* LWIP_NETIF_LOOPBACK_MULTITHREADING */
}
SYS_ARCH_UNPROTECT(lev); /* 退出临界 */
/* 记录状态信息。 */
LINK_STATS_INC(link.xmit);
MIB2_STATS_NETIF_ADD(stats_if, ifoutoctets, p->tot_len);
MIB2_STATS_NETIF_INC(stats_if, ifoutucastpkts);
#if LWIP_NETIF_LOOPBACK_MULTITHREADING
/* 多线程环境下 */
if (schedule_poll) {
/* 打包消息，转发netif_poll()函数到lwip内核线程去跑 */
if (tcpip_try_callback((tcpip_callback_fn)netif_poll, netif) != ERR_OK) {
SYS_ARCH_PROTECT(lev);
netif->reschedule_poll = 1;
SYS_ARCH_UNPROTECT(lev);
}
}
#endif /* LWIP_NETIF_LOOPBACK_MULTITHREADING */
return ERR_OK;
}
6.11.6 环回处理接口netif_poll()
非可重入函数。
pbuf数据从网卡环回pbuf链表netif->loop_first中出队，把数据转交给IP模块入口ip_input()处理。
/**
* Call netif_poll() in the main loop of your application. This is to prevent
* reentering non-reentrant functions like tcp_input(). Packets passed to
* netif_loop_output() are put on a list that is passed to netif->input() by
* netif_poll().
*/
void
netif_poll(struct netif *netif)
{
/* 如果我们有一个loop, SNMP计数器会为此进行调整，
* 如果不是，则调整为'netif'。 */
#if MIB2_STATS
#if LWIP_HAVE_LOOPIF
struct netif *stats_if = &loop_netif; /* 相关状态信息记录到loop_netif（不管数据包的目标是否是该网卡） */
#else /* LWIP_HAVE_LOOPIF */
struct netif *stats_if = netif; /* 相关状态信息记录到对应网卡 */
#endif /* LWIP_HAVE_LOOPIF */
#endif /* MIB2_STATS */
SYS_ARCH_DECL_PROTECT(lev);
LWIP_ASSERT("netif_poll: invalid netif", netif != NULL);
SYS_ARCH_PROTECT(lev); /* 进入临界 */
while (netif->loop_first != NULL) { /* 直到环回链表都处理完毕 */
struct pbuf *in, *in_end;
#if LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS
u8_t clen = 1;
#endif /* LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS */
in = in_end = netif->loop_first;
while (in_end->len != in_end->tot_len) { /* 遍历当前pbuf链表数据包最后一个有效的pbuf */
LWIP_ASSERT("bogus pbuf: len != tot_len but next == NULL!", in_end->next != NULL);
in_end = in_end->next; /* 遍历下一个 */
#if LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS
clen++; /* 记录当前pbuf链表的pbuf成员个数 */
#endif /* LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS */
}
#if LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS
/* 调整队列上的pbuf数量 */
LWIP_ASSERT("netif->loop_cnt_current underflow",
((netif->loop_cnt_current - clen) < netif->loop_cnt_current));
netif->loop_cnt_current = (u16_t)(netif->loop_cnt_current - clen);
#endif /* LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS */
/* 'in_end'现在指向'in'的最后一个pbuf */
if (in_end == netif->loop_last) {
/* 队列上的pbuf已经遍历完毕了，后续没有其它pbuf。更新相关字段 */
netif->loop_first = netif->loop_last = NULL;
} else { /* 环回队列还要其它pbuf */
/* 从列表中弹出pbuf */
netif->loop_first = in_end->next;
LWIP_ASSERT("should not be null since first != last!", netif->loop_first != NULL);
}
/* 弹出队列 */
in_end->next = NULL;
SYS_ARCH_UNPROTECT(lev);
/* 获取这个环回pbuf数据包的源网卡，也是目标网卡 */
in->if_idx = netif_get_index(netif);
/* 状态信息记录。 */
LINK_STATS_INC(link.recv);
MIB2_STATS_NETIF_ADD(stats_if, ifinoctets, in->tot_len);
MIB2_STATS_NETIF_INC(stats_if, ifinucastpkts);
/* loopback报文始终是IP报文! */
if (ip_input(in, netif) != ERR_OK) { /* 转入对应网卡的IP模块 */
pbuf_free(in); /* 转入失败后需要释放这个pbuf数据包内存资源 */
}
SYS_ARCH_PROTECT(lev);
}
SYS_ARCH_UNPROTECT(lev);
}
