Contiki学习笔记：Rime协议栈单跳单播建立连接之结构体rucb_conn

摘要：

    本文介绍了Rime协议栈单跳单播连接建立过程的连接结构体，包括rucb_conn --> runicast_conn --> stunicast_conn --> unicast_conn --> broadcast_conn --> abc_conn。

PS：为了叙述方便，将连接建立过程的连接结构体单独成文，阅读时，请结合以下博文：

博文《Contiki学习笔记：Rime协议栈单跳单播建立连接rucb_open》

博文《Contiki学习笔记：Rime协议栈单跳单播建立连接之callbacks》

一、概述

1.1 讨论范围

    Rime协议栈提供单跳单播、单跳广播、多跳三种功能，本文仅介绍单跳单播(Single-hop unicast)连接相关的结构体，如下图红色箭头所示：

图1 Rime协议栈系统框图

    图1蓝色下划线suc、stuc是两篇不同论文的名称，事实上是同一个意思。因源代码用的也是stuc，故在以后讨论使用stuc。关于图1各名词解释，详见博文《Contiki学习笔记：Rime协议栈概述及学习资料》。

1.2 连接结构体概述

    使用Rime协议栈进行通信之前，需要建立连接，也就需要保存该连接一些信息(如发送者、接收者)，Rime协议栈用一系列结构体保存这些链接状态信息。而建立连接过程说白了就是设置这些结构体相应的成员变量，所以有必要了解下连接结构体各成员变量的含义。Rime是层次型协议栈，上层的连接结构体嵌套着下层的结构体，自顶向下的连接结构体如下：

rucb_conn-->runicast_conn-->stunicast_conn-->unicast_conn-->broadcast_conn-->abc_conn

连接结构体与连接建立、回调结构体间对应关系如下图：

open、coon、callbacks对应关系源文件 open、coon、callbacks对应关系.rar   

图1 open、coon、callbacks对应关系二、rucb_conn

二、rucb_conn

rucb是块传输(Bulk transfer)层[1]，可以理解成传输层。结构体rucb_conn源码如下：

struct rucb_conn
{
  struct runicast_conn c;
  const struct rucb_callbacks *u;
  rimeaddr_t receiver, sender;
  uint16_t chunk;
  uint8_t last_seqno;
};

结构体rucb_conn各成员变量含义如下：

c

    详情见第三部分。

u

    结构体rucb_callbacks有3个函数指针成员变量写数据块write_chunk、读数据块read_chunk、超时timedout，由用户自己实现，详情见博文《Contiki学习笔记：Rime协议栈单跳单播建立连接之callbacks》。

receiver、sender

    用于标识接收者和发送者。这里的receiver是指目的节点的接收地址。

chunk

    数据块数目。

last_seqno

    一次数据发送多个片段的最后一个序列号，当接收端接收到数据时，判断其序列号是否等于最后一个序列号，若等于则不接收(即接收到最后一个数据块，停止接收)。

三、runicast_conn

    ruc是可靠通信的另一层，该层主要实现确认和序列功能(acknowledgments and sequencing)[1]。结构体runicast_conn源代码如下：

struct runicast_conn
{
  struct stunicast_conn c;
  const struct runicast_callbacks *u;
  uint8_t sndnxt;
  uint8_t is_tx;
  uint8_t rxmit;
  uint8_t max_rxmit;
};

结构体runicast_conn各成员变量含义如下：

c

    详情见第四部分。

u

    结构体runicast_callbacks有3个函数指针成员变量接收recv、发送sent、超时timedout，分别映射到接收recv、确认acked、超时timedout函数(在contiki/core/net/rime/rucb.c实现)，详情见博文《Contiki学习笔记：Rime协议栈单跳单播建立连接之callbacks》。

sndnxt

    sndnxt表示Send Next，想想报文分片的时候，sndnxt为下一个待发送数据片在整个报文的偏移量，即下一个待发送数据片的序列号。(这点需阅读源代码加以验证)

is_tx

    is_tx表示is transmitting，用来标记连接线路上是否有数据在传输(0表示无数据传输，1表示有数据在传输)。

rxmit

    rxmit表示retransmissions，记录重传次数。

max_rxmit

    max_rxmit表示maximum retransmissions，最大重传次数。当重传次数大于等于最大重传次数时，取消传输。

四、stunicast_conn

    stuc是可靠通信的另一层，该层在给定的时间间隔不断地重发数据包，直到上层让其停止。为了防止无限重发，需要指定最大重发次数(maximum retransmission number)[1]，结构体stunicast_conn源代码如下：

struct stunicast_conn
{
  struct unicast_conn c;
  struct ctimer t;
  struct queuebuf *buf;
  const struct stunicast_callbacks *u;
  rimeaddr_t receiver;
};

结构体stunicast_conn各成员变量含义如下：

c

    详情见第五部分。

u

    结构体stunicast_callbacks有2个函数指针成员变量接收recv、发送sent，分别映射到接收recv_from_stunicast、发送sent_by_stunicast函数(在contiki/core/net/rime/runicast.c实现)，详情见博文《Contiki学习笔记：Rime协议栈单跳单播建立连接之callbacks》。

t

    Contiki提供5个定时器模型，即timer、stimer、ctimer、etimer、rtimer。ctimer由Rime使用，计时器到期调用某函数(Active timer, calls a function when it expires, Used by Rime)。正如上面所说，stuc层在给定的时间间隔不断地重发数据包，t表示该时间间隔(待读源码验证)。

buf

    queuebuf表示queue buffer，队列缓冲区。所有发出和收到的数据包都被存储在一个缓冲区Rime buffer，Rime缓冲区包含应用程序数据和数据包属性(packet attributes)。一些需要数据包队列(queue packets)协议能够从队列缓冲池(a pool of Queue buffers)动态分配队列缓冲区(queue buffer)，被分配后，Rime缓冲区的内容被拷贝到队列缓冲区[2]。

receiver

    这里的receiver不同于rucb_conn->receiver，数据包从源到目的地传输，需要经过若干节点，rucb_conn->receiver指的是目的节点的地址，而stunicast_conn->receiver指的是直接接收者地址(从源到目的路径上中间节点地址)。(待读源码验证)

五、unicast_conn

    uc(unicast abstraction)将上层的数据包添加一个接收者头部(adds a receiver header field)[1]，结构体unicast_conn源代码如下：

struct unicast_conn
{
  struct broadcast_conn c;
  const struct unicast_callbacks *u;
};

结构体unicast_conn各成员变量含义如下：

c

    详情见第六部分。

u

    结构体unicast_callbacks有2个函数指针成员变量接收recv、发送sent，分别映射到接收recv_from_uc、发送sent_by_uc函数(在contiki/core/net/rime/stunicast.c实现)，详情见博文《Contiki学习笔记：Rime协议栈单跳单播建立连接之callbacks》。

六、broadcast_conn

    ibc(identified sender best-effort broadcast)将上层的数据包添加一个发送者身份(sender identity)头部[1]，结构体broadcast_conn源代码如下：

struct broadcast_conn
{
  struct abc_conn c;
  const struct broadcast_callbacks *u;
};

结构体broadcast_conn各成员变量含义如下：

c

    详情见第七部分。

u

    结构体broadcast_callbacks有2个函数指针成员变量接收recv、发送sent，分别映射到接收recv_from_broadcast、发送sent_by_broadcast函数(在contiki/core/net/rime/unicast.c实现)，详情见博文《Contiki学习笔记：Rime协议栈单跳单播建立连接之callbacks》。

七、abc_conn

    abc(anonymous broadcast，匿名广播)将数据包通过无线射频驱动(radio driver)发出去，接收来自无线射频驱动所有的包并交给上层[1]。结构体abc_conn源代码如下：

struct abc_conn
{
  struct channel channel;
  const struct abc_callbacks *u;
};

结构体abc_conn各成员变量含义如下：

channel

    Rime协议栈所有通信都是通过通道channel标识的，即两个应用进程通信需要相同的channel，关于channel介绍见博文《Contiki学习笔记：Rime协议栈通道channel》。

u

    结构体abc_callbacks有2个函数指针成员变量接收recv、发送sent，分别映射到接收recv_from_abc、发送sent_by_abc函数(在contiki/core/net/rime/broadcast.c实现)，详情见博文《Contiki学习笔记：Rime协议栈单跳单播建立连接之callbacks》。

参考资料：

[1] 博文《Contiki学习笔记：Rime协议栈概述及学习资料》

[2] Adam Dunkels,Fredrik Osterlind,Zhitao He. An Adaptive Communication Architecture for Wireless Sensor Networks[J]