TCP协议中许多地方是需要使用到定时功能的，如定时重传功能，保活keepalive功能，坚持定时器功能，这些定时功能会在lwip中的两个定时器函数中实现。
一，定时器时钟
二，快速定时任务
void tcp_fasttmr(void)比较简单，它的功能主要是每250ms处理延时发送的ack报文和fin报文，同时通知上层应用处理数据。
void
tcp_fasttmr(void)
{
struct tcp_pcb *pcb;
++tcp_timer_ctr;
tcp_fasttmr_start:
pcb = tcp_active_pcbs; //在active中遍历
while (pcb != NULL) {
if (pcb->last_timer != tcp_timer_ctr) {
struct tcp_pcb *next;
pcb->last_timer = tcp_timer_ctr;
//发送延时的ack
if (pcb->flags & TF_ACK_DELAY) {
LWIP_DEBUGF(TCP_DEBUG, ("tcp_fasttmr: delayed ACK\n"));
tcp_ack_now(pcb);
tcp_output(pcb);
pcb->flags &= ~(TF_ACK_DELAY | TF_ACK_NOW);
}
//发送延时的fin
if (pcb->flags & TF_CLOSEPEND) {
LWIP_DEBUGF(TCP_DEBUG, ("tcp_fasttmr: pending FIN\n"));
pcb->flags &= ~(TF_CLOSEPEND);
tcp_close_shutdown_fin(pcb);
}
next = pcb->next;
//若当前tcp有未被上层应用接收的数据
if (pcb->refused_data != NULL) {
tcp_active_pcbs_changed = 0;
tcp_process_refused_data(pcb); //通过回调函数使上层处理数据
if (tcp_active_pcbs_changed) {
goto tcp_fasttmr_start;
}
}
pcb = next; //下一个
} else {
pcb = pcb->next;
}
}
}
三，低速定时任务
void tcp_slowtmr(void)每500ms调用，该函数完成了超时重传，tcp保活功能，并会遍历active和timewait链表的PCB，删除那些超时或者出错的PCB，同时将PCB中unsent队列中的数据发送出去。一般使用tcp_write();写入数据后，数据不会马上发送，而是在定时任务中发送。
1，超时重传
重点的代码注释如下：
//请求连接次数超出限制
if (pcb->state == SYN_SENT && pcb->nrtx >= TCP_SYNMAXRTX) {
++pcb_remove; //移除增加
LWIP_DEBUGF(TCP_DEBUG, ("tcp_slowtmr: max SYN retries reached\n"));
}
//数据重发次数超出限制
else if (pcb->nrtx >= TCP_MAXRTX) {
++pcb_remove;
LWIP_DEBUGF(TCP_DEBUG, ("tcp_slowtmr: max DATA retries reached\n"));
} else {
//如果坚持定时器已经开启
if (pcb->persist_backoff > 0) {
//获取坚持定时器触发值
u8_t backoff_cnt = tcp_persist_backoff[pcb->persist_backoff-1];
//坚持定时器不超过触发值，则加1
if (pcb->persist_cnt < backoff_cnt) {
pcb->persist_cnt++;
}
//坚持定时器触发，发送窗口探查
if (pcb->persist_cnt >= backoff_cnt) {
if (tcp_zero_window_probe(pcb) == ERR_OK) {
pcb->persist_cnt = 0; //发送成功，清除计数值
if (pcb->persist_backoff < sizeof(tcp_persist_backoff)) {
pcb->persist_backoff++; //发送探查次数+1
}
}
}
} else {
//无开启坚持定时器
//如果开启了超时重传定时器，则加1
if (pcb->rtime >= 0) {
++pcb->rtime;
}
//有未确认报文且重传时间到，要重传了
if (pcb->unacked != NULL && pcb->rtime >= pcb->rto) {
LWIP_DEBUGF(TCP_RTO_DEBUG, ("tcp_slowtmr: rtime %"S16_F
" pcb->rto %"S16_F"\n",
pcb->rtime, pcb->rto));
ESP_STATS_TCP_PCB(pcb);
if (pcb->state != SYN_SENT) {
u8_t backoff_idx = LWIP_MIN(pcb->nrtx, sizeof(tcp_backoff)-1); //获得重传次数，但重传次数不会超过7
//动态设置rto，每次超时后，rto时间会增加
pcb->rto = ((pcb->sa >> 3) + pcb->sv) << tcp_backoff[backoff_idx];
}
pcb->rtime = 0; //重置超时重传定时器
//TODO 出现重传，说明报文丢失了，可能是网络出现阻塞，减小拥塞窗口
eff_wnd = LWIP_MIN(pcb->cwnd, pcb->snd_wnd);
pcb->ssthresh = eff_wnd >> 1; //ssthresh减少到拥塞窗口的一半
//若ssthresh比最大报文长度的两倍还小，后者的数值（限制了ssthresh的最小值）
if (pcb->ssthresh < (tcpwnd_size_t)(pcb->mss << 1)) {
pcb->ssthresh = (pcb->mss << 1);
}
pcb->cwnd = pcb->mss; //拥塞窗口设置成最大报文长度，一个报文长度
LWIP_DEBUGF(TCP_CWND_DEBUG, ("tcp_slowtmr: cwnd %"TCPWNDSIZE_F
" ssthresh %"TCPWNDSIZE_F"\n",
pcb->cwnd, pcb->ssthresh));
//重传报文
tcp_rexmit_rto(pcb);
}
}
}
if (pcb->state == FIN_WAIT_2) {
//TODO 处于FIN_WAIT_2的时间太长（由于对方长时间无反应）则删除
if (pcb->flags & TF_RXCLOSED) {
/* PCB was fully closed (either through close() or SHUT_RDWR):
normal FIN-WAIT timeout handling. */
if ((u32_t)(tcp_ticks - pcb->tmr) >
TCP_FIN_WAIT_TIMEOUT / TCP_SLOW_INTERVAL) {
++pcb_remove;
LWIP_DEBUGF(TCP_DEBUG, ("tcp_slowtmr: removing pcb stuck in FIN-WAIT-2\n"));
}
}
}
2，保活keepalive
服务端需要检查客户端是否还能通信，若两小时内无通信，客户端发送探查报文，若客户端ack，则更新保活计时器，否则，每隔75s发送一个探查报文，若发送超过9个报文，则认为客户端已挂掉
/* Check if KEEPALIVE should be sent */
//服务端需要检查客户端是否还能通信，若两小时内无通信，客户端发送探查报文，若客户端ack，则更新保活计时器
//否则，每隔75s发送一个探查报文，若发送超过9个报文，则认为客户端已挂掉
if (ip_get_option(pcb, SOF_KEEPALIVE) &&
((pcb->state == ESTABLISHED) ||
(pcb->state == CLOSE_WAIT))) {
//发送9个以上探查报文，对方仍无反应，应该关闭tcp
if ((u32_t)(tcp_ticks - pcb->tmr) >
(pcb->keep_idle + TCP_KEEP_DUR(pcb)) / TCP_SLOW_INTERVAL)
{
LWIP_DEBUGF(TCP_DEBUG, ("tcp_slowtmr: KEEPALIVE timeout. Aborting connection to "));
ip_addr_debug_print(TCP_DEBUG, &pcb->remote_ip);
LWIP_DEBUGF(TCP_DEBUG, ("\n"));
++pcb_remove;
++pcb_reset; //复位对方
} else if ((u32_t)(tcp_ticks - pcb->tmr) >
(pcb->keep_idle + pcb->keep_cnt_sent * TCP_KEEP_INTVL(pcb))
/ TCP_SLOW_INTERVAL) //发送探查报文
{
err = tcp_keepalive(pcb);
if (err == ERR_OK) {
pcb->keep_cnt_sent++; //探查次数加一
}
}
}
3，删除超时PCB
//若pcb的osseq队列中无序的数据超过一定时长会被丢弃
if (pcb->ooseq != NULL &&
(u32_t)tcp_ticks - pcb->tmr >= pcb->rto * TCP_OOSEQ_TIMEOUT) {
tcp_segs_free(pcb->ooseq);
pcb->ooseq = NULL;
LWIP_DEBUGF(TCP_CWND_DEBUG, ("tcp_slowtmr: dropping OOSEQ queued data\n"));
}
//一直等不到服务端回答的tcp要被移除
if (pcb->state == SYN_RCVD) {
if ((u32_t)(tcp_ticks - pcb->tmr) >
TCP_SYN_RCVD_TIMEOUT / TCP_SLOW_INTERVAL) {
++pcb_remove;
LWIP_DEBUGF(TCP_DEBUG, ("tcp_slowtmr: removing pcb stuck in SYN-RCVD\n"));
}
}
//在last_ack超过一定时间也被删除
if (pcb->state == LAST_ACK) {
if ((u32_t)(tcp_ticks - pcb->tmr) > 2 * TCP_MSL / TCP_SLOW_INTERVAL) {
++pcb_remove;
LWIP_DEBUGF(TCP_DEBUG, ("tcp_slowtmr: removing pcb stuck in LAST-ACK\n"));
}
}
以上的代码中若当前PCB需要被删除，则pcb_remove不为0，具体的删除代码如下：
if (pcb_remove) {
//不为0则需要删除pcb
struct tcp_pcb *pcb2;
tcp_err_fn err_fn = pcb->errf; //错误回调函数
void *err_arg;
enum tcp_state last_state;
tcp_pcb_purge(pcb); //释放pcb部分成员，pcb结构体不会被释放
if (prev != NULL) {
LWIP_ASSERT("tcp_slowtmr: middle tcp != tcp_active_pcbs", pcb != tcp_active_pcbs);
prev->next = pcb->next;
} else {
/* This PCB was the first. */
LWIP_ASSERT("tcp_slowtmr: first pcb == tcp_active_pcbs", tcp_active_pcbs == pcb);
tcp_active_pcbs = pcb->next;
}
//需要发送重置报文
if (pcb_reset) {
tcp_rst(pcb->snd_nxt, pcb->rcv_nxt, &pcb->local_ip, &pcb->remote_ip,
pcb->local_port, pcb->remote_port);
}
err_arg = pcb->callback_arg;
last_state = pcb->state;
pcb2 = pcb;
pcb = pcb->next; //获取下一个pcb
memp_free(MEMP_TCP_PCB, pcb2); //释放pcb结构体
tcp_active_pcbs_changed = 0;
TCP_EVENT_ERR(last_state, err_fn, err_arg, ERR_ABRT); //调用错误回调函数
if (tcp_active_pcbs_changed) {
goto tcp_slowtmr_start;
}
} else {
//不需要删除pcb
prev = pcb;
pcb = pcb->next; //获取下一个pcb
//TODO 定时周期到，调用回调函数
++prev->polltmr;
if (prev->polltmr >= prev->pollinterval) {
prev->polltmr = 0;
LWIP_DEBUGF(TCP_DEBUG, ("tcp_slowtmr: polling application\n"));
tcp_active_pcbs_changed = 0;
TCP_EVENT_POLL(prev, err); //!回调周期性函数
if (tcp_active_pcbs_changed) {
goto tcp_slowtmr_start;
}
if (err == ERR_OK) {
tcp_output(prev); //输出unsent报文
}
}
}
}
以上都是处理active链表的pcb，接下来处理timewait的pcb，苍天饶过谁？
/*--------------------------------遍历所有timewait的pcb-----------------------*/
/* Steps through all of the TIME-WAIT PCBs. */
prev = NULL;
pcb = tcp_tw_pcbs;
while (pcb != NULL) {
LWIP_ASSERT("tcp_slowtmr: TIME-WAIT pcb->state == TIME-WAIT", pcb->state == TIME_WAIT);
pcb_remove = 0;
//是否达到2MSL，是则删除
if ((u32_t)(tcp_ticks - pcb->tmr) > 2 * TCP_MSL / TCP_SLOW_INTERVAL) {
++pcb_remove;
}
if (pcb_remove) {
struct tcp_pcb *pcb2;
tcp_pcb_purge(pcb);
/* Remove PCB from tcp_tw_pcbs list. */
if (prev != NULL) {
LWIP_ASSERT("tcp_slowtmr: middle tcp != tcp_tw_pcbs", pcb != tcp_tw_pcbs);
prev->next = pcb->next;
} else {
/* This PCB was the first. */
LWIP_ASSERT("tcp_slowtmr: first pcb == tcp_tw_pcbs", tcp_tw_pcbs == pcb);
tcp_tw_pcbs = pcb->next;
}
pcb2 = pcb;
pcb = pcb->next;
memp_free(MEMP_TCP_PCB, pcb2);
} else {
prev = pcb;
pcb = pcb->next;
}
}
四，小结
tcp定时任务是tcp接收发送的动力来源，需要关注。
