lwIP WebSocket 客户端 TCP PCB 泄漏问题分析与解决

        在嵌入式开发中，使用 lwIP 实现 WebSocket 客户端时，偶尔会遇到反复连接导致 TCP PCB（Protocol Control Block）泄漏，最终连接数达到上限（如 4）后无法再建立新连接的问题。本文将结合实际案例，分析问题原因并给出彻底解决方案。

问题现象

        设备端 WebSocket 客户端反复连接服务器，运行一段时间后，发现无法再建立新连接。通过调试 lwIP，发现 TCP PCB 数量不断增加，达到最大值后，后续连接全部失败。

#define MEMP_NUM_TCP_PCB                4

原因分析

        lwIP 的 TCP PCB 用于管理每个 TCP 连接的状态。正常情况下，连接关闭后 PCB 会被释放。但在实际代码中，WebSocket 客户端反复连接时，旧的 PCB 没有被及时释放，导致 PCB 泄漏。主要原因有：

• 连接关闭时未主动调用 altcp_close 或 altcp_abort 彻底释放 PCB。
• 新连接初始化前未检查并释放旧 PCB。

解决方案

         1.关闭连接时彻底释放 PCB，在 wsock_close() 函数中，主动调用 altcp_close，如失败则调用 altcp_abort：

 if (pws->pcb) {
    altcp_arg(pws->pcb, NULL);
    altcp_recv(pws->pcb, NULL);
    altcp_err(pws->pcb, NULL);
    altcp_poll(pws->pcb, NULL, 0);
    altcp_sent(pws->pcb, NULL);
    if (altcp_close(pws->pcb) != ERR_OK) {
        altcp_abort(pws->pcb);
        close_err = ERR_ABRT;
    }
    pws->pcb = NULL;
}

        2. 修改lwipopts.h的LWIP_SOCKET宏定义：

 #define LWIP_SOCKET                     0

总结

        问题的根本原因是同事一开始没有改LWIP_SOCKET这个宏，默认为1，出现连接失败会自动调用wsock_close()导致出现HardFault_handler，然后他把这段释放处理屏蔽了，能正常使用，但又导致TCP PCB未能正确释放。

#define LWIP_SOCKET                     1

 

    if(pws->pcb)

    {

        altcp_arg(pws->pcb, NULL);

        altcp_recv(pws->pcb, NULL);

        altcp_err(pws->pcb, NULL);

        altcp_poll(pws->pcb, NULL, 0);

        altcp_sent(pws->pcb, NULL);

        // 主动关闭连接，彻底释放PCB资源

        // if(altcp_close(pws->pcb) != ERR_OK)

        // {

        //     altcp_abort(pws->pcb);

        //     close_err = ERR_ABRT;

        // }

        pws->pcb = NULL;

    }

        因为 lwIP WebSocket 客户端是基于 lwIP 的 TCP/ALTCP 原生 API 和 PCB 机制实现的，而不是基于 Socket API，LWIP_SOCKET 1 使能了 Socket API，导致 lwIP 内部在连接失败时自动调用 wsock_close()，而如果 PCB 或相关资源未正确初始化或已被释放，wsock_close() 内部访问空指针或非法内存就会触发 HardFault。

        正确的做法就是只需要修改lwipopts.h的LWIP_SOCKET宏定义为0，websocket_client.c源文件不需要修改：

#define LWIP_SOCKET                     0