SylixOS中netdev_pbuf_alloc函数分析
1.netdev_pbuf_alloc函数简介
netdev_pbuf_alloc是网卡驱动中的内存申请函数，申请一块缓冲区用于存放网络报文数据。
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2.pbuf结构分析
netdev_pbuf_alloc函数以pbuf结构申请内存空间，如程序清单 2.1所示。
程序清单 2.1 pbuf结构
struct pbuf {
struct pbuf *next;
void *payload;
u16_t tot_len;
u16_t len;
u8_t type;
u8_t flags;
u16_t ref;
};3.pbuf_alloc函数封装
netdev_pbuf_alloc函数是pbuf_alloc函数的函数封装，对外提供的函数接口只带有一个参数用于指定申请的缓冲区大小。而pbuf_alloc函数有三个参数，分别是申请的pbuf数据缓冲区是否带有偏移，数据缓冲区大小及缓冲区类型。在netdev_pbuf_alloc函数中，申请的pbuf结构缓冲区数据偏移固定为0，缓冲区类型为PBUF_POOL。netdev_pbuf_alloc函数传入的第二个参数缓冲区大小在调用pbuf_alloc函数申请pbuf结构时会被增加一个reserve长度，用于协议栈中的部分特殊操作。
3.1 pbuf_alloc函数第一个参数分析
在网络中通信的数据报文，除了真正的数据段外，还包括了TCP/IP各层协议的报文头。如用户有特殊需求，要在应用层构建报文并直接通过网卡驱动发送，则需要申请pbuf结构的数据缓冲区带有各层偏移，如程序清单 3.1所示。
程序清单 3.1 pbuf_alloc第一个参数分析
typedef enum {
PBUF_TRANSPORT, /* 传输层报文头偏移 */
PBUF_IP, /* IP层报文头偏移 */
PBUF_LINK, /* 链路层报文头偏移 */
PBUF_RAW_TX, /* 封装链路层偏移 */
PBUF_RAW /* 无偏移 */
} pbuf_layer;3.2 pbuf_alloc函数第三个参数分析
申请pbuf结构需要指定pbuf类型，原因是不同类型的pbuf申请内存的方式不同，如程序清单 3.2所示。
程序清单 3.2 pbuf_alloc第三个参数分析
typedef enum {
PBUF_RAM, /* 内存堆分配 */
PBUF_ROM, /* 指向ROM空间内数据 */
PBUF_REF, /* 指向RAM空间内数据 */
PBUF_POOL /* 内存池分配 */
} pbuf_type;PBUF_RAM类型的pbuf主要通过内存堆分配得到，协议栈划分了一块空间用于申请PBUF_RAM类型的pbuf，划分的空间大小通过“libsylixos/SylixOS/config/net/net_perf_cfg.h”中的“LW_CFG_LWIP_MEM_SIZE”宏配置。
PBUF_REF和PBUF_ROM类型的pbuf基本相同，前者指向ROM空间内的某段数据，而后者指向RAM空间内的某段数据。PBUF_REF和PBUF_ROM类型的pbuf通过“libsylixos/SylixOS/config/net/net_perf_cfg.h”中的“LW_CFG_LWIP_NUM_PBUFS”宏配置在内存池中预分配pbuf的最大数量。
PBUF_POOL类型的pbuf通过内存池分配，这种类型的pbuf可以在极短时间内得到分配，在网卡驱动接收数据时，一般采用这种方式。协议栈会在内存池中预先分配适当数量和大小的内存空间，通过“libsylixos/SylixOS/config/net/net_perf_cfg.h”中的“LW_CFG_LWIP_POOL_SIZE和LW_CFG_LWIP_NUM_POOLS”宏配置。
3.3 PBUF_POOL类型pbuf申请流程
netdev_pbuf_alloc函数申请PBUF_POOL类型pbuf，若申请的缓冲区大于PBUF_POOL池中单个pbuf缓冲区长度，系统会分配多个固定大小的PBUF_POOL类型pbuf，并把这些pbuf链成一个链表，以满足用户的分配空间请求，如图 3.1所示。
图 3.1 PBUF_POOL类型pbuf申请流程
4.实际应用
网卡驱动收到数据后，会调用netdev_pbuf_alloc函数申请pbuf结构，并将数据拷贝至pbuf。当有大量数据被网卡驱动接收时，可能会造成申请pbuf结构失败，原因是系统预分配的内存池中的pbuf结构已经全部被申请，还未被释放。可以尝试通过“libsylixos/SylixOS/config/net/net_perf_cfg.h”中的“LW_CFG_LWIP_POOL_SIZE和LW_CFG_LWIP_NUM_POOLS”宏配置增大pbuf缓冲区大小和数量解决pbuf结构申请失败问题。
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