dsoftbus-软总线中多层网络的通信栈

前言：

经典的dsoftbus 使用WiFi链路作为发现、设备发现的网络层，本文结合代码简析其作用

1. 模块架构分层

在 dsoftbus的通信栈中，CoAP 起到了承上启下的关键作用。它向下屏蔽了 WiFi 物理链路的复杂性，向上为设备发现（Discovery）提供标准的信令通道。

1.1协议报文在网络层的封装

2. 网络层的操作

2.1 网络接口的动态感知与绑定 (Interface Binding)

DSoftBus 并非简单地监听 0.0.0.0，而是采用特定接口绑定 (Interface Binding) 策略。这允许它在复杂的网络环境（如同时连接 WiFi 和热点）中精确控制数据流向。

核心机制：UpdateLocalNetworkInterface

该函数是网络层与应用层的"铰链"。它轮询系统网络接口，一旦发现 IP 变化，立即触发 CoAP 服务的重置。

源码逻辑分析 (nstackx_device.c):
1. 遍历接口 ：系统启动或收到 Netlink 事件时，遍历 wlan0, p2p0, eth0 等接口。
2. IP 校验 ：检查接口是否分配了有效 IP (ipAddr.s_addr != 0)。
3. 定向初始化 ：调用 CoapServerInitWithIdx，传入具体的 IP 地址。这意味着 DSoftBus 会为每个有效接口创建一个独立的 CoAP Server 实例。

2.2 Socket 创建与广播机制 (Socket & Broadcast)

在局域网设备发现中，DSoftBus 优先选择广播 (Broadcast) 而非组播。这是因为广播在家庭路由器中的兼容性最好，且无需路由器支持 IGMP Snooping。

核心实现：CoapCreateUdpClientEx

Socket 类型 ：SOCK_DGRAM (UDP)。
端口绑定 ：默认绑定 5683 (CoAP 标准端口)。如果被占用，可能会回退到动态端口。
广播使能 ：必须显式调用 setsockopt(SO_BROADCAST)，否则操作系统会拦截发往 255.255.255.255 的包。

|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| // 关键代码路径: components/nstackx/nstackx_ctrl/core/mini_discover/coap_app.c static int32_t CoapCreateUdpClientEx(...) { int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // 关键：绑定到特定网卡的 IP，而不是 INADDR_ANY // 这确保了广播包只从该网卡发出，不会“串台” bind(fd, (struct sockaddr *)&localAddr, ...); // 关键：开启广播权限 int opt = 1; setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &opt, sizeof(opt)); return fd; } |

2.3 广播地址的获取策略

DSoftBus 如何知道往哪里发包？

策略：它通过 ioctl(SIOCGIFBRDADDR) 获取当前接口的子网广播地址 （例如 192.168.1.255），而不是全局广播地址 255.255.255.255。
优势：子网广播通常会被路由器限制在当前局域网段内，不会造成更大范围的网络风暴。

3. 链路层操作

3.1 多网卡上下文管理 (Context Management)

DSoftBus 为了支持同时在 WiFi Station (连接路由器) 和 WiFi P2P (直连) 模式下工作，设计了多实例上下文管理机制。

全局管理数组 : g_coapCtxArr[NSTACKX_MAX_LISTENED_NIF_NUM]
- 这是一个全局数组，每个元素对应一个物理网卡接口（如 wlan0, p2p0）。
- 每个元素包含独立的 coap_context_t (libcoap 上下文) 和 epoll 任务句柄。
隔离与并发:
- 当 UpdateLocalNetworkInterface 检测到新网卡时，会分配一个空闲的 index。
- 调用 CoapServerInitWithIdx 为该 index 创建独立的 Socket 和 CoAP 栈。
- 优势 : 即使 wlan0 网络拥塞或出错，也不会影响 p2p0 上的设备发现，实现了故障隔离。

3.2 资源注册与路由 (Resource & Routing)

CoAP 服务器启动后，必须注册"资源"才能响应外部请求。这类似于 Web 服务器注册 URL 路由。

核心函数 : CoapInitResourcesInner (位于 coap_discover.c)

对应 Handler	作用	传输类型
`HndPostServiceDiscover`	设备发现。处理对方发来的"你在哪？"请求，回复设备信息。	Non-confirmable (广播)
`HndPostServiceMsg`	服务消息。用于设备间协商 Session 参数、Auth 握手等关键指令。	Confirmable (单播)

4. 网络数据流转

4.1 接收流程：从网卡到业务回调

这是一个典型的异步事件驱动流程：

Epoll 触发 : 内核检测到 UDP Socket 有数据，唤醒 CoAPEpollReadHandle。
Libcoap 处理 : 调用 coap_io_do_io -> recvfrom 读取数据包。
协议解析 : Libcoap 解析 CoAP Header，根据 URI (/d/d) 找到对应的 Handler。
业务处理 (HndPostServiceMsgEx) :
- Payload 解析 : 调用 ParseServiceMsgFrame 解析 JSON 数据。
- 去重 : RefreshMsgIdList 过滤重复的广播包。
- 上报 : 调用 NotifyMsgReceived 将结构化的 DeviceInfo 传递给上层 (Discovery Service)。

如上图发送流程：从业务到网卡

业务触发 : 上层调用 CoapSendServiceMsgWithDefiniteTargetIp。
报文构建 : CreateServiceMsgFrame 将 C 结构体序列化为 JSON 字符串。
路由选择 : 根据目标 IP 选择对应的 coap_context_t (即选择从哪个网卡发出)。
CoAP 封装: 添加 CoAP Header (Type=CON, Code=POST, ID=...)。
物理发送 : sendto 将 UDP 包发出。

4.2 json关键数据格式

CoAP 只是信封，真正的信件内容是 JSON 格式的 Payload。

5. 发现流程的全生命周期

从 WiFi 连接成功的那一刻起，CoAP 层是如何响应并启动发现的？如下图：

6. 协议报文在网络层的封装

当 DSoftBus 发出一个发现请求时，线路上的比特流结构如下：

层级	协议头	关键字段值	作用
L2	Ethernet	Dest MAC: `FF:FF:FF:FF:FF:FF`	链路层广播，确保 WiFi 芯片接收该帧
L3	IP	Src IP: `192.168.1.100` Dst IP: `192.168.1.255`	网络层广播，确保同一子网内的主机接收
L4	UDP	Src Port: `5683` Dst Port: `5683`	传输层定位，确保由 CoAP 服务处理
App	CoAP	Type: `NON` (Non-confirmable) Method: `POST` URI: `/d/d`	应用层指令，告知这是一个"设备发现"请求
Data	Payload	`{"devId":"...", "cap":...}`	业务数据，携带设备身份和能力信息

7. 总结：

DSoftBus 在 CoAP 与网络层的结合上体现了**"分而治之，精准控制"**的设计哲学：

不依赖全局广播：通过绑定特定网卡 IP 并计算子网广播地址，实现了对多网卡环境（如同时开启 WiFi 和热点）的精准隔离。
动态热插拔：基于事件驱动的接口管理机制，使得设备在网络切换（如从家里带到公司）时，能毫秒级重启发现服务，用户无感。
标准与高效并存：利用标准的 Socket 接口和 CoAP 协议，但在实现上针对局域网广播场景做了深度优化。