lwIP协议栈timeouts->next->time赋值导致BusFault异常的解决办法

所有调用了lwIP API的线程都应该使用lwIP的sys_thread_new来创建。

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解决办法

所有调用了lwIP API的线程都应该使用lwIP的sys_thread_new来创建。

问题现象

执行到 sys_sem_wait 函数的 **timeouts->next->time -= time_needed; ** 语句引起BusFault异常。检查后发现timeouts->next的值为0，也就是尝试向空指针写数据导致BusFault。

void
sys_sem_wait(sys_sem_t sem)
{
......
again:
  timeouts = sys_arch_timeouts();

  if (!timeouts || !timeouts->next) {
    sys_arch_sem_wait(sem, 0);
  } else {
    ......
    if (time_needed == SYS_ARCH_TIMEOUT) {
      ......
      goto again;
    } else {
      if (time_needed < timeouts->next->time) {
        timeouts->next->time -= time_needed;
      } else {
        timeouts->next->time = 0;
      }
    }
  }
}

问题分析

分析sys_sem_wait和sys_arch_timeouts的源代码可以得出结论：lwIP假设每个线程都有自己的定时器链表，在操作定时器链表时不会进行加锁解锁操作。如果使用sys_thread_new创建线程，那么sys_thread_new会为每个线程创建定时器链表，如果线程不是sys_thread_new创建的，那么会引用默认的定时器链表，当有两条以上线程都使用默认定时器链表时就会产生竞态问题，因为对定时器链表的访问并没有加锁。因此所有调用了lwIP API的线程都应该使用lwIP的sys_thread_new来创建，最多只能有一条线程不是使用sys_thread_new创建的。

// Returns a pointer to the per-thread sys_timeouts structure. In lwIP, each
// thread has a list of timeouts which is repressented as a linked list of
// sys_timeout structures. The sys_timeouts structure holds a pointer to a
// linked list of timeouts. This function is called by the lwIP timeout
// scheduler and must not return a NULL value.
//
// In a single thread sys_arch implementation, this function will simply return
// a pointer to a global sys_timeouts variable stored in the sys_arch module.
//
struct sys_timeouts *
sys_arch_timeouts(void)
{
    cyg_handle_t handle;
    struct lwip_thread *t;

    handle = cyg_thread_self();
    for (t = threads; t; t = t->next)
        if (t->handle == handle)
            return &(t->to);

    return &to;
}