2.3 Lwip中的定時事件

　　在tcp/ip協(xié)議中很多時候都要用到定時，定時的實現(xiàn)也是tcp/ip協(xié)議棧中一個重要的部分.lwip中定時事件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下。

　　struct sys_timeout {

　　struct sys_timeout *next;//指向下一個定時結(jié)構(gòu)

　　u32_t time;//定時時間

　　sys_timeout_handler h;//定時時間到后執(zhí)行的函數(shù)

　　void *arg;//定時時間到后執(zhí)行函數(shù)的參數(shù)。

　　};

　　struct sys_timeouts {

　　struct sys_timeout *next;

　　};

　　struct sys_timeouts lwip_timeouts［LWIP_TASK_MAX］;

　　Lwip中的定時事件表的結(jié)構(gòu)如下圖，每個和tcp/ip相關(guān)的任務(wù)的一系列定時事件組成一個單向鏈表。每個鏈表的起始指針存在lwip_timeouts的對應(yīng)表項中。

　　函數(shù)sys_arch_timeouts返回對應(yīng)于當(dāng)前任務(wù)的指向定時事件鏈表的起始指針。該指針存在lwip_timeouts［MAX_LWIP_TASKS］中。

　　struct sys_timeouts null_timeouts;

　　struct sys_timeouts * sys_arch_timeouts（void）

　　{

　　u8_t curr_prio;

　　s16_t err，offset;

　　OS_TCB curr_task_pcb;

　　null_timeouts.next = NULL;

　　//獲取當(dāng)前任務(wù)的優(yōu)先級

　　err = OSTaskQuery（OS_PRIO_SELF，&curr_task_pcb）;

　　curr_prio = curr_task_pcb.OSTCBPrio;

　　offset = curr_prio - LWIP_START_PRIO;

　　//判斷當(dāng)前任務(wù)優(yōu)先級是不是tcp/ip相關(guān)任務(wù)，優(yōu)先級5-9

　　if（offset 《 0 || offset 》= LWIP_TASK_MAX）

　　{

　　return &null_timeouts;

　　}

　　return &lwip_timeouts［offset］;

　　}

　　注意：楊曄大俠移植的代碼在本函數(shù)有一個bug.楊曄大俠的移植把上面函數(shù)中的OS_TCB curr_task_tcb定義成了全局變量，使本函數(shù)成為了一個不可重入函數(shù)。我也是在進行如下測試時發(fā)現(xiàn)了這個bug.我的開發(fā)板上設(shè)置的ip地址是192.168.1.95.我在windows的dos窗口內(nèi)運行

　　ping 192.168.1.95 –l 2000 –t，不間斷用長度為2000的數(shù)據(jù)報進行ping測試，同時使用tftp客戶端軟件給192.168.1.95下載一個十幾兆程序，同時再使用telnet連接192.168.1.95端口7（echo端口），往該端口寫數(shù)測試echo功能。

　　在運行一段時間以后，開發(fā)板進入不再響應(yīng)。我當(dāng)時也是經(jīng)過長時間的分析才發(fā)現(xiàn)是因為在低優(yōu)先級任務(wù)運行ys_arch_timeouts（）時被高優(yōu)先級任務(wù)打斷改寫了curr_task_tcb的值，從而使sys_arch_timeouts返回的指針錯誤，進而導(dǎo)致系統(tǒng)死鎖。函數(shù)sys_timeout給當(dāng)前任務(wù)增加一個定時事件：

　　void sys_timeout（u32_t msecs， sys_timeout_handler h， void *arg）

　　{

　　struct sys_timeouts *timeouts;

　　struct sys_timeout *timeout， *t;

　　timeout = memp_malloc（MEMP_SYS_TIMEOUT）;//為定時事件分配內(nèi)存

　　if （timeout == NULL） {

　　return;

　　}

　　timeout-》next = NULL;

　　timeout-》h = h;

　　timeout-》arg = arg;

　　timeout-》time = msecs;

　　timeouts = sys_arch_timeouts（）;//返回當(dāng)前任務(wù)定時事件鏈表起始指針

　　if （timeouts-》next == NULL） {//如果鏈表為空直接增加該定時事件

　　timeouts-》next = timeout;

　　return;

　　}

　　//如果鏈表不為空，對定時事件進行排序。注意定時事件中的time存儲的是本事件

　　//時間相對于前一事件的時間的差值

　　if （timeouts-》next-》time 》 msecs） {

　　timeouts-》next-》time -= msecs;

　　timeout-》next = timeouts-》next;

　　timeouts-》next = timeout;

　　} else {

　　for（t = timeouts-》next; t ！= NULL; t = t-》next） {

　　timeout-》time -= t-》time;

　　if （t-》next == NULL ||

　　t-》next-》time 》 timeout-》time） {

　　if （t-》next ！= NULL） {

　　t-》next-》time -= timeout-》time;

　　}

　　timeout-》next = t-》next;

　　t-》next = timeout;

　　break;

　　}

　　}

　　}

　　}

　　函數(shù)sys_untimeout從當(dāng)前任務(wù)定時事件鏈表中刪除一個定時事件

　　void sys_untimeout（sys_timeout_handler h， void *arg）

　　{

　　struct sys_timeouts *timeouts;

　　struct sys_timeout *prev_t， *t;

　　timeouts = sys_arch_timeouts（）;//返回當(dāng)前任務(wù)定時事件鏈表起始指針

　　if （timeouts-》next == NULL）//如果鏈表為空直接返回

　　{

　　return;

　　}

　　//查找對應(yīng)定時事件并從鏈表中刪除。

　　for （t = timeouts-》next， prev_t = NULL; t ！= NULL; prev_t = t， t = t-》next）

　　{

　　if （（t-》h == h） && （t-》arg == arg））

　　{

　　/* We have a match */

　　/* Unlink from previous in list */

　　if （prev_t == NULL）

　　timeouts-》next = t-》next;

　　else

　　prev_t-》next = t-》next;

　　/* If not the last one， add time of this one back to next */

　　if （t-》next ！= NULL）

　　t-》next-》time += t-》time;

　　memp_free（MEMP_SYS_TIMEOUT， t）;

　　return;

　　}

　　}

　　return;

　　}

　　2.2.3 “mbox”的實現(xiàn)：

　　（1）mbox的創(chuàng)建

　　sys_mbox_t sys_mbox_new（void）

　　{

　　u8_t ucErr;

　　PQ_DESCR pQDesc;

　　//從消息隊列內(nèi)存分區(qū)中得到一個內(nèi)存塊

　　pQDesc = OSMemGet（ pQueueMem， &ucErr ）;

　　if（ ucErr == OS_NO_ERR ） {

　　//創(chuàng)建一個消息隊列

　　pQDesc-》pQ=OSQCreate（&（pQDesc-》pvQEntries［0］）， MAX_QUEUE_ENTRIES ）;

　　if（ pQDesc-》pQ ！= NULL ） {

　　return pQDesc;

　　}

　　}

　　return SYS_MBOX_NULL;

　　}

　　（2）發(fā)一條消息給”mbox”

　　const void * const pvNullPointer = 0xffffffff;

　　void sys_mbox_post（sys_mbox_t mbox， void *data）

　　{

　　INT8U err;

　　if（ ！data ）

　　data = （void*）&pvNullPointer;

　　err= OSQPost（ mbox-》pQ， data）;

　　}

　　在ucos中，如果OSQPost （OS_EVENT *pevent， void *msg）中的msg==NULL 會返回一條OS_ERR_POST_NULL_PTR錯誤。而在lwip中會調(diào)用sys_mbox_post（mbox，NULL）發(fā)送一條空消息，我們在本函數(shù)中把NULL變成一個常量指針0xffffffff.

　　（3）從”mbox”中讀取一條消息

　　#define SYS_ARCH_TIMEOUT 0xffffffff

　　void sys_mbox_fetch（sys_mbox_t mbox， void **msg）

　　{

　　u32_t time;

　　struct sys_timeouts *timeouts;

　　struct sys_timeout *tmptimeout;

　　sys_timeout_handler h;

　　void *arg;

　　again：

　　timeouts = sys_arch_timeouts（）;////返回當(dāng)前任務(wù)定時事件鏈表起始指針

　　if （！timeouts || ！timeouts-》next） {//如果定時事件鏈表為空

　　sys_arch_mbox_fetch（mbox， msg， 0）;//無超時等待消息

　　} else {

　　if （timeouts-》next-》time 》 0） {

　　//如果超時事件鏈表不為空，而且第一個超時事件的time ！=0

　　//帶超時等待消息隊列，超時時間等于超時事件鏈表中第一個超時事件的time，

　　time = sys_arch_mbox_fetch（mbox， msg， timeouts-》next-》time）;

　　//在后面分析中可以看到sys_arch_mbox_fetch調(diào)用了ucos中的OSQPend系統(tǒng)調(diào)

　　//用從消息隊列中讀取消息。

　　//如果”mbox”消息隊列不為空，任務(wù)立刻返回，否則任務(wù)進入阻塞態(tài)。

　　//需要重點說明的是sys_arch_mbox_fetch的返回值time：如果sys_arch_mbox_fetch

　　//因為超時返回，time=SYS_ARCH_TIMEOUT，

　　//如果sys_arch_mbox_fetch因為收到消息而返回，

　　//time = 收到消息時刻的時間-執(zhí)行sys_arch_mbox_fetch時刻的時間，單位是毫秒

　　//由于在ucos中任務(wù)調(diào)用OSQPend系統(tǒng)調(diào)用進入阻塞態(tài)，到收到消息重新開始執(zhí)行

　　//這段時間沒有記錄下來，所以我們要簡單修改ucos的源代碼。（后面我們會看到）。

　　} else {

　　//如果定時事件鏈表不為空，而且第一個定時事件的time ==0，表示該事件的定時

　　//時間到

　　time = SYS_ARCH_TIMEOUT;

　　}

　　if （time == SYS_ARCH_TIMEOUT） {

　　//一個定時事件的定時時間到

　　tmptimeout = timeouts-》next;

　　timeouts-》next = tmptimeout-》next;

　　h = tmptimeout-》h;

　　arg = tmptimeout-》arg;

　　memp_free（MEMP_SYS_TIMEOUT， tmptimeout）;

　　//從內(nèi)存中釋放該定時事件，并執(zhí)行該定時事件中的函數(shù)

　　if （h ！= NULL） {

　　h（arg）;

　　}

　　//因為定時事件中的定時時間到或者是因為sys_arch_mbo_fetch超時到而執(zhí)行到

　　//這里，返回本函數(shù)開頭重新等待mbox的消息

　　goto again;

　　} else {

　　//如果sys_arch_mbox_fetch無超時收到消息返回

　　//則刷新定時事件鏈表中定時事件的time值。

　　if （time 《= timeouts-》next-》time） {

　　timeouts-》next-》time -= time;

　　} else {

　　timeouts-》next-》time = 0;

　　}

　　}

　　}

　　}

　　u32_t sys_arch_mbox_fetch（sys_mbox_t mbox， void **data， u32_t timeout）

　　{

　　u32_t ucErr;

　　u16_t ucos_timeout;

　　//在 lwip中 ，timeout的單位是ms

　　// 在ucosII ，timeout 的單位是timer tick

　　ucos_timeout = 0;

　　if（timeout ！= 0）{

　　ucos_timeout = （timeout ）*（ OS_TICKS_PER_SEC/1000）;

　　if（ucos_timeout 《 1）

　　ucos_timeout = 1;

　　else if（ucos_timeout 》 65535）

　　ucos_timeout = 65535;

　　}

　　//如果data！=NULL就返回消息指針，

　　if（data ！= NULL）{

　　*data = OSQPend（ mbox-》pQ， （u16_t）ucos_timeout， &ucErr ）;

　　}else{

　　OSQPend（mbox-》pQ，（u16_t）ucos_timeout，&ucErr）;

　　}

　　//這里修改了ucos中的OSQPend系統(tǒng)調(diào)用，

　　//原來的void *OSQPend （OS_EVENT *pevent， INT16U timeout， INT8U *err）

　　// err的返回值只有兩種：收到消息就返回OS_NO_ERR，超時則返回OS_TIMEOUT

　　//這里先將err從8位數(shù)據(jù)改變成了16位數(shù)據(jù) OSQPend（*pevent，timeout， INT16U *err）

　　//重新定義了OS_TIMEOUT

　　//在ucos中原有#define OS_TIMEOUT 20

　　//改為 #define OS_TIMEOUT -1

　　//err返回值的意義也改變了，如果超時返回OS_TIMEOUT

　　// 如果收到消息，則返回OSTCBCur-》OSTCBDly修改部分代碼如下

　　//if （msg ！= （void *）0） { /* Did we get a message？ */

　　// OSTCBCur-》OSTCBMsg = （void *）0;

　　// OSTCBCur-》OSTCBStat = OS_STAT_RDY;

　　// OSTCBCur-》OSTCBEventPtr = （OS_EVENT *）0;

　　// *err = OSTCBCur-》OSTCBDly;// zhangzs @2003.12.12

　　// OS_EXIT_CRITICAL（）;

　　// return （msg）; /* Return message received */

　　// }

　　//關(guān)于ucos的OSTBCur-》OSTCBDly的含義請查閱ucos的書籍

　　if（ ucErr == OS_TIMEOUT ） {

　　timeout = SYS_ARCH_TIMEOUT;

　　} else {

　　if（*data == （void*）&pvNullPointer ）

　　*data = NULL;

　　//單位轉(zhuǎn)換，從ucos tick-》ms

　　timeout = （ucos_timeout -ucErr）*（1000/ OS_TICKS_PER_SEC）;

　　}

　　return timeout;

　　}

　　semaphone的實現(xiàn)和mbox類似，這里就不再重復(fù)了.