网络|简单易用的嵌入式网络库(Mongoose)

Mongoose 是什么?
Mongoose 是一个非常小巧易用的网络库。
它为 TCP、UDP、HTTP、WebSocket、MQTT 实现了基于事件驱动的非阻塞 API,非常适合在嵌入式系统上使用。
官网链接:

https://mongoose.ws/
Github 链接:
https://github.com/cesanta/mongoose
官网上列举了它的各种优点,其中我个人最看重的是:
1、小巧易用,全部代码就一个 mongoose.c 和一个 mongoose.h 文件。
2、依赖少,就是纯粹的 Socket 编程,没有引用任何第三方库。
3、稳定可靠,Github 上有 8.1K 的 Star,且大量知名企业都基于 Mongoose 推出了商业产品。
4、丰富的文档和示例。


Mongoose 怎么用?
Mongoose 解决了广泛的业务需求,如在设备上实现 Web UI 界面、RESTful API 服务、遥测数据交换、产品远程控制、远程软件更新、远程监控等。
下面是官方提供的示例:
网络|简单易用的嵌入式网络库(Mongoose)
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点击查看大图 我们简单地看点代码。
示例1:实现 HTTP server
// main.c #include "mongoose.h"static void fn(struct mg_connection *c, int ev, void *ev_data, void *fn_data) { // Serve local dir struct mg_http_serve_opts opts = {.root_dir = "."}; if (ev == MG_EV_HTTP_MSG) mg_http_serve_dir(c, ev_data, &opts); }int main(int argc, char *argv[]) { struct mg_mgr mgr; mg_mgr_init(&mgr); // Setup listener mg_http_listen(&mgr, "http://localhost:8000", fn, &mgr); // Event loop for (; ; ) mg_mgr_poll(&mgr, 1000); mg_mgr_free(&mgr); return 0; }

将上面的 main.c 和 mongoose.c 一起编译,就可以得到一个最简单的 HTTP server了,它会列举 server 当前所在目录下的文件列表。
对于源码,mg_http_listen() 负责建立 http server,然后 mg_mgr_poll() 负责等待事件的发生。
示例2:swupdate
swupdate 是一个关于 嵌入式 Linux OTA 的开源项目。它集成了 Mongoose, 以实现通过 web 来上传更新包的功能。
网络|简单易用的嵌入式网络库(Mongoose)
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点击查看大图 具体的代码实现请自行阅读:
https://github.com/sbabic/swupdate/blob/master/mongoose/mongoose_interface.c

Mongoose 是怎么实现的?
想要理解 Mongoose 的核心设计,要抓住 2个要点:
1、如何对 Socket 编程进行封装?
2、如何实现事件驱动?
对此,我们只要重点阅读其源码里的几个核心的 API 和结构体就够了。为了控制篇幅,下面以理解 TCP 通讯的实现为例。
1> struct mg_mgr
struct mg_mgr { struct mg_connection *conns; unsigned long nextid; };

mg_mgr 负责管理所有的网络连接。
【网络|简单易用的嵌入式网络库(Mongoose)】2> struct mg_connection
struct mg_connection { struct mg_connection *next; // 地址信息 struct mg_addr loc; struct mg_addr rem; int fd; unsigned long id; // 收发的数据 struct mg_iobuf recv; struct mg_iobuf send; // 用户定义的事件处理函数 mg_event_handler_t fn; // 预定义的协议专用的事件处理函数 mg_event_handler_t pfn; ... };

mg_connection 代表一个网络通讯连接,这个结构体可以处理 TCP、UDP、HTTP、WebSocket、MQTT等协议。
3> mg_listen()
示例:
mg_listen(&mgr, "tcp://0 0.0.0.0:1989", fn, NULL);

这个 API 用于建立 TCP Server,它封装了 TCP Socket 编程的所有细节。它的内部实现大致就是创建一个 mg_connection,然后调用 socket()、setsockopt()、bind()、listen()。
与其想对应的是 mg_connect(),它负责发起 TCP 连接,内部实现类似。
4> mg_mgr_poll()
这个 API 会使用 select() 监听所有的 socket。
当有事件发生时,例如有客户连接、数据可读写,调用对应的 mg_connection 的事件处理函数, 执行用户定义的事件处理流程。
到此,Mongoose 对 TCP 通讯的核心封装思路就分析完毕了。
至于其是如何封装 UDP、HTTP、WebSocket、MQTT 等协议的使用,请自行阅读源码。


总结
Mongoose 使嵌入式网络编程变得快速、健壮和简单。
网络编程的水很深,细节很多。
虽说有一本经典书籍《UNIX 网络编程》,但是大多数人根本没时间去阅读这么厚的一本书。
如果你想给你的嵌入式设备增加网络通讯的能力,真的可以考虑集成 Mongoose。
—— The End ——
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