2.2.2. LwIP文件说明¶
按照上一小节的介绍，我们下载两个包：lwip-2.1.2.zip（源码包）和contrib-2.1.0.zip（contrib包）。解压以后会得到两个文件夹，如
图2_4 所示。
图 2‑4 下载解压后得到的源码包和contrib包
我们先打开“lwip-2.1.2”文件夹，如 图2_5 所示。
图 2‑5 源码包的目录
该目录的内容为：
（1）CHANGELOG文件记录了LwIP在版本升级过程中源代码发生的变化。
（2）COPYING文件记录了LwIP这个开源软件的license。一个软件开源，不代表你能无限制地使用它，你需要在使用它的过程中遵守一定的规则，这些规则就是license。大家可以用记事本打开这个COPYING文件看看它的内容。开源软件的license有很多种，LwIP的属于BSD
License。LwIP的开源程度是很高的，你几乎可以无限制地使用它。
（3）FILES文件用于介绍当前目录下的目录信息。
（4）README文件对LwIP进行了一个简单的介绍。
（5）UPGRADING文件记录了LwIP每个大版本的更新，会对用户使用和移植LwIP造成的影响。所谓大版本更新指的是：1.3.x
- 1.4.x – 2.0.x – 2.1.x。小版本更新，比如2.0.1 – 2.0.2 –
2.0.3，这个过程只是一些bug的修复和性能的改善，不会对用户的使用造成影响。用户只要将原有工程的目录中与LwIP相关的旧版本文件替换成新版本的文件，重新编译，就能直接使用。
（6）doc文件夹里面是关于LwIP的一些文档，可以看成是应用和移植LwIP的指南。但是这些文档比较零散，不成体系，而且纯文本阅读起来很费劲，阅读意义不是很大。
（7）test文件夹里面是测试LwIP内核性能的源码，将它们和LwIP源码加入到工程中一起编译，调用它们提供的函数，可以获得许多与LwIP内核性能有关的指标。这种内核性能测试功能，只有非常专业的人士才用的到。
（8）src文件夹里面就是我们最关心的LwIP源码文件，下面会详细讲解。
打开src文件夹，如 图2_6 所示。
图 2‑6 src目录（LwIP源码文件所在的目录）
api文件夹里面装的是NETCONN API和Socket
API相关的源文件，只有在操作系统的环境中，才能被编译。
apps文件夹里面装的是应用程序的源文件，包括常见的应用程序，如httpd、mqtt、tftp、sntp、snmp等。
core文件夹里面是LwIP的内核源文件，后续会详细讲解。
include文件夹里面是LwIP所有模块对应的头文件。
netif文件夹里面是与网卡移植有关的文件，这些文件为我们移植网卡提供了模板，我们可以直接使用。
LwIP内核是由一系列模块组合而成的，这些模块包括：TCP/IP协议栈的各种协议、内存管理模块、数据包管理模块、网卡管理模块、网卡接口模块、基础功能类模块、API模块。每个模块是由相关的几个源文件和头文件组成的，通过头文件对外声明一些函数、宏、数据类型，使得其它模块可以方便地调用此模块的功能。而构成每个模块的头文件都被组织在了include目录中，而源文件则根据类型被分散地组织在api、apps、core、netif目录中。
接下来，我们介绍一下core文件夹，如 图2_7 所示。
图 2‑7 core目录
我们逐一介绍一下这些源文件的功能。
ipv4文件夹里面是与IPv4模块相关的源文件，它们实现了IPv4协议规定的对数据包的各种操作。ipv4文件夹中还包括一些并非属于IP协议，但会受IP协议影响的协议源文件，包括DHCP、ARP、ICMP、IGMP。
ipv6文件夹里面是与IPv6模块相关的源文件，它们实现了IPv6协议规定的对数据包的各种操作。ipv6文件夹中还包括一些并非属于IP协议，但会受IP协议影响的协议源文件，包括DHCP、ARP、ICMP、IGMP。
altcp.c、altcp_alloc.c、altcp_tcp.c等文件是应用程序分层TCP连接API，从TCPIP线程使用，是一个抽象层，可以模拟应用程序的tcp回调API，同时防止直接链接，这样，应用程序可以使用其他应用程序层协议在TCP之上而不知道细节（例如TLS，代理连接），此类接口我们并没有怎么使用，或者如果选择使用安全的加密传输的话，可以配合mbed
TLS使用。
def.c文件定义了一些基础类函数，比如主机序和网络序的转换、字符串的查找和比较、整数转换成字符串等，这些函数会被LwIP内核的很多模块所调用。在include目录里面的def.h文件对外声明了def.c所实现的函数，同时定义了许多宏，能实现一些基础操作，比如取最大值、取最小值、计算数组长度等，这些宏同样也被内核的许多模块所调用。我们经常可以看到某个内核的源文件在开始的地方#include
“def.h”。
dns.c文件实现了域名解析的功能，有了它，用户就可以在知道服务器域名的情况下，获得该服务器的IP地址。很多时候我们只记得服务器域名而不记得服务器IP地址，例如“www.baidu.com”就是一个域名，通过dns功能，我们就可以得到与服务器域名对应的IP地址，这给用户使用带来很大的方便。
inet_chksum.c文件提供了LwIP所需的校验和功能，在IP、UDP、TCP协议的实现中，需要计算校验和。
init.c文件对LwIP的用户宏配置进行了检查，会将配置错误和不合理的地方，通过编译器的#error和#warning功能表示出来。另外，init.c定义了lwip_init初始化函数，这个函数会依次对LwIP的各个模块进行初始化。
ip.c文件实现了IP协议相关的函数，但只是封装了ipv4和ipv6文件夹中的函数。
mem.c文件实现了动态内存池管理机制，使得LwIP内核的各个模块可以灵活地申请和释放内存。
memp.c文件实现了静态内存堆管理机制，使得LwIP内核的各个模块可以快速地申请和释放内存。
netif.c文件实现了网卡的操作，比如注册/删除网卡、使能/禁能网卡、设置网卡IP地址等等。netif.c与include目录中的netif.h文件共同构成了LwIP的netif模块，它对网卡进行了抽象，使得LwIP内核可以方便地管理多个特性各异的物理网卡。
pbuf.c文件实现了LwIP对网络数据包的各种操作。网络数据包在LwIP内核中以pbuf结构体的形式存在，这提高了LwIP内核对数据包处理效率，以及提高了数据包在各层之间递交的效率。pbuf结构体也是我们使用RAW/Callback
API进行网络应用程序开发的关键，后续我们会详细讲解。
raw.c文件实现了一个传输层协议的框架，我们可以在它的基础上修改和添加代码，实现自定义的传输层协议，与UDP/TCP一样，它可以与IP层直接进行交互。这类似RAW
Socket。在实际的应用中，我们常用UDP和TCP作为传输层协议。但有时，底层网络开发人员会嫌UDP的可靠性太差，或者TCP虽然可靠性强，但是很耗费时间和内存，他们需要根据实际需求，平衡利弊，定义自己的传输层协议。LwIP的raw模块可以满足他们的需求。
stat.c文件实现了LwIP内核的统计功能，使用户可以实时地查看LwIP内核对网络数据包的处理情况。
sys.c文件和sys.h文件构成了LwIP的sys模块，它提供了与临界区相关的操作。
tcp.c、tcp_in.c和tcp_out.c文件实现了TCP协议，包括对TCP连接的操作、对TCP数据包的输入输出操作和TCP定时器，它们和include目录中名称带tcp的头文件共同构成了LwIP的TCP模块。TCP模块的实现是LwIP的最大特点，它以很小的资源开销几乎实现了TCP协议中规定的全部内容。TCP协议是非常复杂的协议，这几个与TCP模块相关的文件占据了LwIP内核的绝大部分。
timeouts.c定义了LwIP内核的超时处理机制。LwIP内核中多个模块的实现需要借助超时处理机制，包括ARP表项的时间统计、IP分片报文的重装、TCP的各种定时器、实现各种应用层协议需要的超时处理。
udp.c文件实现了UDP协议，包括对UDP连接的操作和UDP数据包的操作。