网络接口

• 数据结构
• 函数实现

运行LWIP协议栈的嵌入式设备有多个网络接口，接口类型是各不相同，如以太网接口、串行链路接口等。为实现对所有接口进行有效管理，协议栈内部用一个netif的网络接口结构描述各个网络设。内核将所有网络接口的netif结构组织在一个叫做netif_list的链表上。当IP发送数据时，IP层会根据数据包的目的地址，在链表上选一个最合适的网络接口，并调用注册的数据包发送函数将数据发送出去；当接收数据包时，注册的输入函数被调用，将数据包递交给IP层。
网络接口旨在堆具体的网络硬件、软件进行统一的封装，并为协议栈IP层提供统一的接口服务。

数据结构

struct netif {
  /** pointer to next in linked list */
  struct netif *next;

  /** IP address configuration in network byte order */
  ip_addr_t ip_addr;
  ip_addr_t netmask;
  ip_addr_t gw;

  /** This function is called by the network device driver
   *  to pass a packet up the TCP/IP stack. */
  netif_input_fn input;
  /** This function is called by the IP module when it wants
   *  to send a packet on the interface. This function typically
   *  first resolves the hardware address, then sends the packet. */
  netif_output_fn output;
  /** This function is called by the ARP module when it wants
   *  to send a packet on the interface. This function outputs
   *  the pbuf as-is on the link medium. */
  netif_linkoutput_fn linkoutput;
  /** maximum transfer unit (in bytes) */
  u16_t mtu;
  /** number of bytes used in hwaddr */
  u8_t hwaddr_len;
  /** link level hardware address of this interface */
  u8_t hwaddr[NETIF_MAX_HWADDR_LEN];
  /** flags (see NETIF_FLAG_ above) */
  u8_t flags;
  /** descriptive abbreviation */
  char name[2];
  /** number of this interface */
  u8_t num;
#if LWIP_NETIF_HWADDRHINT
  u8_t *addr_hint;
#endif /* LWIP_NETIF_HWADDRHINT */
#if ENABLE_LOOPBACK
  /* List of packets to be queued for ourselves. */
  struct pbuf *loop_first;
  struct pbuf *loop_last;
#if LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS
  u16_t loop_cnt_current;
#endif /* LWIP_LOOPBACK_MAX_PBUFS */
#endif /* ENABLE_LOOPBACK */
};

上面的源码不是完整的，把一些协议类数据结构省略了，比如SNMP、IGMP等。

next是指向下一个netif结构的指针，一个给设备可能会有多个网络接口及（路由器），LWIP会把所有网络接口的netif结构组成一个链表进行管理；
ip_addr、netmask、gw三个字段用于描述网络接口的网络地址属性，分别是IP地址、子网掩码和网关地址；
iput是一个函数指针，函数功能是将网络设备接收对的数据包提交给IP层，函数的输入参数分别是pbuf（待提交的数据包）、另一个为netif类型（网络设备）；
output是一个函数指针，与具体网络接口设备驱动密切相关，功能是将IP层发送数据包到目的地址；
linkoutput和output功能相似，只是更加底层了，主要在以太网卡中被ARP模块中调用，完成以太网数据帧的发送；
state用于记录设备信息；
hwaddr_len和hwaddr[]表示网卡的物理地址长度和具体MAC地址信息；
mtu表示网络接口可传达的最大数据包长度，一般设为1500；
name[]用于保存每一个网络接口的名字，在一些统计信息输出时，用它表示对应的 网络接口；

函数实现

最主要的网络接口管理函数netif_add，看看如何在系统中中注册一个网络接口设备。

struct netif * netif_add(struct netif *netif, ip_addr_t *ipaddr, ip_addr_t *netmask,
  ip_addr_t *gw, void *state, netif_init_fn init, netif_input_fn input)
{
  static u8_t netifnum = 0;
  /* reset new interface configuration state */
  ip_addr_set_zero(&netif->ip_addr);
  ip_addr_set_zero(&netif->netmask);
  ip_addr_set_zero(&netif->gw);
  netif->flags = 0;
  /* remember netif specific state information data */
  netif->state = state;
  netif->num = netifnum++;
  netif->input = input;
  netif_set_addr(netif, ipaddr, netmask, gw);
  /* call user specified initialization function for netif */
  if (init(netif) != ERR_OK) {
    return NULL;
  }
  /* add this netif to the list */
  netif->next = netif_list;
  netif_list = netif;
  return netif;
}

netif_add函数功能是注册网络接口，同时将网络接口加入到接口链表中。