前言
前不久接到一个客户的问题。在 H743 上需要通过 UDP 发送大的数据包，涉及到 IP 分包的问题。他们在测试的过程中遇到了只要发送 6KB 的 UDP 数据包就会出现 hardfault 的问题。拿到这个问题的时候，调试得到了和客户一样的现象，程序进入hardfault，并且是由 Lwip 协议栈的 ip_reass_free_complete_datagram 函数触发。后经过一番调试，搞清楚了问题的原因，要说清楚，我们得先来看看 Lwip 中 IP 分包的实现。


IP 分包
因为以太网对一次传输数据的最大长度规定为 1500 字节，所以如果 UDP 的数据包大于这个长度，就会在 IP 层进行分包后，再通过以太网传输。用户数据通过 UDP 发送，数据封装的过程如下图：




IP 首部一般是 20 字节，UDP 首部 8 字节，1500-20-8=1472，所以当发送的用户数据超过 1472 个字节后，IP 层就会分包。
分包和重组的工作都是在 IP 层自动完成，对于 UDP 层来说，不用关心这个过程。


Lwip 中 IP 数据重组的实现
Lwip 中通过 ip_reassdata 数据结构来描述一份正在被重组的 IP 数据报，其中的 p 字段指向第一个数据分片。Lwip 中可以同时处理多个 IP 数据报的重组，每个 IP 数据报对应一个 ip_reassdata 数据结构，并且通过结构中的 next 指针构成一个单向的
链表。reassdatagrams，指向 ip_reassdata 结构组成的链表的开头。
当以太网底层驱动接收到数据后，将数据传递给 Lwip 协议栈，ip_input 函数会根据当前是 IPv4 还是 IPV6 调用对应的处理函数。在 ip4_input 中，通过检查 IP 首部中的标志位和分片偏移量，来判断当前是否是一个 IP 分片包。如果是就调用ip4_reass 进行重组。
在整个 IP 数据报重组完成之前，接收到的 IP 分片包都保存在 buffer 中，如果其中的某个分片丢失，则重组就无法完成，而这些不全的 IP 分包数据不能一直占着 buffer，所以在 Lwip 中定义了 ip_reassdata 的生存时间，每 1 秒执行一次 ip_reass_tmr函数，将生存时间减 1，当减到 0 后就删除对应的 ip_reassdata 数据结构，以及其上挂的所有数据分片 pbuf。


Lwip 中 IP 数据分片的实现
发送的过程比接收的过程相对简单，大致就是：UDP 层将要发送的数据组装在一个 pbuf 中，然后调用 ip_output 发送数据，当然在这个过程中，协议栈会添加相应的 IP 首部数据。如果 IP 数据报的长度大于以太网的 MTU 时，Lwip 协议栈的 IP 层就会进行分片，将数据报分成两个或者更多进行发送。IP 分片的工作是在 ip_frag 函数中完成的。代码的实现在这里就不详细展开介绍了。我们这里主要讲的是，我们在应用 Lwip 的时候，哪些配置参数是需要注意的



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