LwIP的內存管理介紹

　　PBUF_POOL和PBUF_RAM都可以根據需要從存儲器中動(dòng)態(tài)分配，這種分配機制又稱(chēng)為動(dòng)態(tài)存儲器分配機制。該分配機制不僅能為應用程序的數據分配存儲空間，而且能為協(xié)議首部分配存儲空間。在層與層之間傳遞數據時(shí)，真正需要修改的只是數據的格式，使之符合各層的規范，而數據本身不需要變動(dòng)。實(shí)際上數據格式反應的是各層的首部，當數據在各層之間傳送時(shí)，需要動(dòng)態(tài)地添加和移去相應的首部，用動(dòng)態(tài)分配機制可以很好地實(shí)現。2.2 應用程序管理的存儲器

　　應用程序管理的存儲器是指應用程序管理、操作的存儲區域，一般從該區域為應用程序發(fā)送數據分配緩存。雖然該存儲區域不由TCP/IP協(xié)議棧管理，但在不嚴格分層的協(xié)議棧中，該存儲區域必須與TCP/IP管理的存儲器協(xié)同工作。為節省內存,LwIP不采取分級訪(fǎng)問(wèn)模式，而是通過(guò)指針訪(fǎng)問(wèn)數據。這樣就不需要為數據的傳遞分配存儲空間。應用程序發(fā)送的數據在交付LwIP后，LwIP就認為這些數據是不能被改動(dòng)的，因此應用程序的數據被認為是永遠存在并且不能被改變的。這一點(diǎn)與ROM很相似，類(lèi)型名PBUF_ROM也由此而來(lái)。

　　如圖3所示，PBUF_ROM的數據指針payload指向External memory(外部存儲區)。External memory指不由TCP/IP協(xié)議棧管理的存儲區，它可以是應用程序管理的存儲器為用戶(hù)數據分配的緩存，也可以是ROM區域，如靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)中的字符串常量等。由于由應用程序交付的數據不能被改動(dòng)，因此就需要動(dòng)態(tài)地分配一個(gè)PBUF_RAM來(lái)裝載協(xié)議的首部，然后將PBUF_RAM(首部)添加到PBUF_ROM(數據)的前面。這樣就構成了一個(gè)完整的數據分組。

　　圖3中的PBUF_ROM還可以是PBUF_REF。

　　REF和PBUF_ROM的特性非常相似，都可以實(shí)現數據的零拷貝。但是當發(fā)送的數據需要排隊時(shí)就表現出PBUF_REF的特性了。例如在發(fā)送分組時(shí)，待發(fā)送的分組需要在A(yíng)RP隊列中排隊，假如這些分組中有PBUF_ROM類(lèi)型的pbuf，則說(shuō)明該類(lèi)型pbuf中的數據位于應用程序的存儲區域，是通過(guò)指針被PBUF_ROM引用的。這樣直到分組被處理之前，被引用的應用程序的這塊存儲區域都不能另作它用。在此情況下要用到PBUF_REF類(lèi)型的pbuf。在排隊時(shí)，LwIP會(huì )為PBUF_REF類(lèi)型的pbuf分配緩存(PBUF_POOL或PBUF_RAM)，并將引用的應用程序的數據拷貝到分配的緩存中。這樣應用程序中被引用數據的存儲區域就能被釋放。

　　pbuf結構實(shí)現了層與層之間的數據傳遞，但其非常消耗內存，并且需要TCP/IP協(xié)議棧為之分配存儲空間，例如協(xié)議控制udp_pcb、tcp_pcb等。通常，嵌入式TCP/IP協(xié)議棧都不是嚴格分層的，盡量減少對內存的需求是實(shí)現嵌入式TCP/IP的重點(diǎn)，內核的內存管理機制直接關(guān)系到嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的性能。