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LwIP+websocket

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本篇文章是在websocket代码中调用lwip相关API实现websocket的功能的项目中进行调试所整理，以下着重说明关于lwip-socket的API

WebSocket流程

websocket https://github.com/dhbaird/easywsclient

Server端

  1. socket()
  2. bind()
  3. listen()
  4. accept()
  5. recv()

Client端

  1. socket()
  2. connect()
  3. send()

Lwip-API

lwip_socket

  • 功能：用于根据指定的地址族、数据类型和协议来分配一个套接口的描述字及其所用的资源的函数

  • 函数原型

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    #define socket(domain,type,protocol)	  lwip_socket(domain,type,protocol)

  • 参数选项

    • domain：地址族AF_INET（IP_V4）、AF_INET6(IP_V6)

    • type：

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      #define SOCK_STREAM     1 //流式套接字提供可靠的、面向连接的通信流；它使用TCP 协议，从而保证了数据传输的正确性和顺序性。
      #define SOCK_DGRAM      2// 数据报套接字定义了一种无连接的服 ，数据通过相互独立的报文进行传输，是无序的，并且不保证是可靠、无差错的。它使用数据报协议UDP。
      #define SOCK_RAW        3// 原始套接字允许对底层协议如IP或ICMP进行直接访问，功能强大但使用较为不便，主要用于一些协议的开发。

    • ptotocol

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      #define IPPROTO_IP      0
      #define IPPROTO_ICMP    1
      #define IPPROTO_TCP     6
      #define IPPROTO_UDP     17
      // 一般自动设置为0, 系统自动设置合适的协议

lwip_connect

  • 函数功能：用于建立与指定socket的连接。一般用于客户端，

  • 函数原型

    1
    #define connect (s,	name, namelen)	   lwip_connect(s,name,namelen)

  • 参数

    • s ：socket()返回文件描述符代表的套接字
    • const struct sockaddr *name：存放了服务端用于通信的地址和端口。
    • socklen_t namelen：name参数结构体的长度。

lwip_setsockopt

  • 功能：设置与某个套接字关联的选项，当操作套接字选项时，选项位于的层和选项的名称必须给出

  • 函数原型：

    1
    int setsockopt(int sock, int level,int optname, const void *optval, socklen_t optlen)

  • 参数选项

    • sock：将要被设置选项的套接字

    • optname：需要访问的选项名

    • optval：指向包含新选项值得缓冲

    • optlen：现选项的长度

    • level：参数（level）详细说明：level是指定控制套接字的层次，可以取如下三种值

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      选项名称(optname)　　　说明　　　　　          　　　　数据类型
      ========================================================================
      SO_BROADCAST　　　　　 允许发送广播数据　　　　　　　　 int
      SO_DEBUG　　　　　　　  允许调试　　　　　　　　　　　　int
      SO_DONTROUTE　　　　　　不查找　　　　　　　　　　　　　int
      SO_ERROR　　　　　　　　获得套接字错误　　　　　　　　　int
      SO_KEEPALIVE　　　　　　保持连接　　　　　　　　　　　　int
      SO_LINGER　　　　　　　 延迟关闭连接　　　　　　　　　　struct linger
      SO_OOBINLINE　　　　　　带外数据放入正常数据流　　　　　int
      SO_RCVBUF　　　　　　　 接收缓冲区大小　　　　　　　　　int
      SO_SNDBUF　　　　　　　 发送缓冲区大小　　　　　　　　　int
      SO_RCVLOWAT　　　　　　 接收缓冲区下限　　　　　　　　　int
      SO_SNDLOWAT　　　　　　 发送缓冲区下限　　　　　　　　　int
      SO_RCVTIMEO　　　　　　 接收超时　　　　　　　　　　　　struct timeval
      SO_SNDTIMEO　　　　　　 发送超时　　　　　　　　　　　　struct timeval
      SO_REUSERADDR　　　　　 允许重用本地地址和端口　　　　　int
      SO_TYPE　　　　　　　　 获得套接字类型　　　　　　　　　int
      SO_BSDCOMPAT　　　　　　与BSD系统兼容　　　　　　　　　 int
      ========================================================================
      // SOL_SOCKET：通用套接字选项
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      选项名称(optname)　　　说明　　　　　          　　　　数据类型
      ========================================================================
      IP_HDRINCL　　　　　　　在数据包中包含IP首部　　　　　　int
      IP_OPTINOS　　　　　　　IP首部选项　　　　　　　　　　　int
      IP_TOS　　　　　　　　　类型
      IP_TTL　　　　　　　　　生存时间　　　　　　　　　　　　 int
      ========================================================================
      //IPPROTO_IP：IP选项
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      选项名称(optname)　　　说明　　　　　          　　　　数据类型
      ========================================================================
      TCP_MAXSEG　　　　　　TCP最大数据段的大小　　　　　　　 int
      TCP_NODELAY　　　　　 不使用Nagle算法　　　　　　　　　 int
      ========================================================================
      // IPPROTO_TCP：TCP选项

lwip_fcntl

  • 功能：fcntl 的最小实现。 目前仅实现了命令 F_GETFL 和 F_SETFL。 只有标志 O_NONBLOCK 被实现。

lwip_send / lwip_sendto / lwip_write

  • 功能：发送数据

  • 区别：

    • lwip_send：核心， 最终的调用
    • lwip_write：直接调用lwip_send
    • Lwip_sendto：相较于lwip_to多了远程主机的ip地址和端口号相关的参数，处理中多了netconn_connect的调用（lwip_connect + lwip_send）

  • 函数原型

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    #define sendmsg	(s,	message，flags )	   lwip_sendmsg(s,message,flags)

lwip_select

  • 功能：用于I/O多路复用的API，使用select可以同时监听多个socket的状态，以便读写数据

  • 原型

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    #define select	(maxfdp1,readset,writeset,exceptset,timeout)
    		lwip_select(maxfdp1,readset,writeset,exceptset,timeout)

  • 参数含义

    • maxfdp1：要检查的最大文件描述符的数目，一般是最大dp+1

    • readset/writeset/exceptset：

      fd_set类型，指向需要监听的可读、可写和异常事件的文件描述符集合

lwip_recv

  • 函数功能：接受数据

  • 函数原型

    1
    #define recv(s,	mem,len,flags)	   lwip_recv(s,mem,len,flags)

Q&A

  1. Q：调用lwip_send / lwip_recv时出现WSAEWOULDBLOCK / WSAEINPROGRESS

    A：本质上以上两个错误码不是错误，而是一种警告，接收方告诉发送方它现在处于busy状态

    ​ WSAEWOULDBLOCK的意思是output buffer已经满了，无法再写入数据。按照网上博主的说法，在绝大多数情况下其实不会出现buffer满的情况，而是 处于busy状态。我理解的这与overrun的意思差不多，只不过这里不会对数据正确性、完整性造成影响，接收方告诉我它的缓冲区满了或者数据已经处理 不过来了，它不再接受数据了，所以给我们一个异常。

    ​ WSAEINPROGRESS:一个阻塞的WINDOWS套接口调用正在运行中。

    解决：当出现 WSAEWOULDBLOCK 异常后直到空出 Output Buffer 时，系统会发送一个 FD_WRITE 给发送方。我们完全可以在等收到 FD_WRITE 消息后再重新发送从出现异常开始的数据包即可（该包需要全部重新发送）。

    参考链接

参考资料