LWIP教程 45：从 Link Up 到 MQTT Reconnect——STM32 + RT-Thread + lwIP MCU Cloud Lifecycle

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• LWIP abbrlink: 7e60b56c date: 2026-10-03 16:27:36

教程 45：从 Link Up 到 MQTT Reconnect——STM32 + RT-Thread + lwIP MCU Cloud Lifecycle

摘要：以 readiness、事件所有权和恢复边界重构 MCU 上云生命周期，说明 Link/IP/Time/DNS/TLS/MQTT 如何组合成长期可恢复的产品状态机。

文章目录

• 教程 45：从 Link Up 到 MQTT Reconnect——STM32 + RT-Thread + lwIP MCU Cloud Lifecycle
• • 阅读本文前：建议提前阅读
  • 1. 先确定系统边界：Cloud Lifecycle 位于协议栈之上
  • 2. 上云不是一个 Connected，而是一组有依赖关系的 readiness
  • 3. 再区分三类 owner：状态 owner、事件源和执行者
  • 4. 从冷启动走一遍：每一层只推进自己负责的 readiness
  • • 4.1 Link Ready：只说明 Ethernet 数据链路已经回来
    • 4.2 IP Ready：由产品判定地址是否真的可用
    • 4.3 Name Ready：MQTT API 不替产品做 hostname resolution
    • 4.4 Time Ready：可信时间是条件，不是每次重连固定重做的动作
    • 4.5 Secure Transport Ready：TLS 只解决安全 transport
    • 4.6 MQTT Ready 与 Application Ready 必须分开
  • 5. 不同失败属于不同 failure domain，恢复入口也必须不同
  • 6. Cloud Orchestrator 用状态机把 readiness 和 failure domain 收敛到一个 owner
  • 7. Backoff、Keep Alive 与 Link event 分别解决不同问题
  • 8. 消息可靠性属于业务数据持久性，不属于网络重连本身
  • 9. 网线拔插时，正确恢复路径是一条跨层事件链
  • 10. 哪些行为自动发生，哪些必须由产品明确负责
  • 11. 从迁移角度看，三个 contract 可以独立变化
  • 资料来源
  • • [S1] RT-Thread Ethernet Port、NetDev 与 STM32 Ethernet Driver
    • [S2] RT-Thread vendored lwIP DHCP 与 netif
    • [S3] lwIP DNS client
    • [S4] lwIP MQTT 与 altcp TLS 实现
    • [S5] lwIP upstream MQTT example
    • [S6] lwIP SNTP client
    • [S7] OASIS MQTT Version 3.1.1
    • [S8] RFC 2131 — Dynamic Host Configuration Protocol
    • [S9] Mbed TLS — External dependencies / time functions
    • [S10] RT-Thread 官方 Network Framework

MCU Cloud Lifecycle 不是 lwIP 中的某个 API，也不是 MQTT 的另一个状态机。这里的 MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）是设备与 Broker 之间的应用层消息协议；TLS（Transport Layer Security，传输层安全协议）负责为其建立安全传输。产品层需要把
PHY/Link、IP 配置、名字解析、可信时间、安全传输、MQTT 会话和业务恢复 组合成长期运行系统的编排问题。Stage 42～44 已经把 STM32 Ethernet Port、DMA 数据面与 Link/DHCP 恢复落到具体源码；Stage 45 不再重复这些底层调用链，而是回答更上层的问题：
哪些条件必须先成立、哪些模块只负责产生事件、失败后应该从哪一层恢复，以及谁拥有最终的 Cloud Online 状态。
S1
S2
S4

本文继续使用 Stage 42～44 的 STM32H750 Art-Pi + LAN8720A + RT-Thread 环境。RT-Thread 固定到 commit dc8aaa73f2dbea255325ec058a083aeeb5381d0a，lwIP 固定到 commit d08f4773edd0182b7910fc8f046eed82ffcd67c9。文中的 Cloud Orchestrator 是产品层架构模型，不是 RT-Thread 或 lwIP 已经提供的现成模块。

阅读本文前：建议提前阅读

这些资料是深入入口，不是继续阅读正文的强制前置条件。

1. 先确定系统边界：Cloud Lifecycle 位于协议栈之上

从产品角度看，可以把整个系统分成三层责任域：

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Product Cloud Lifecyclereadiness / policy / recovery

Network servicesDHCP DNS SNTP TLS MQTT

RT-Thread + lwIP network runtimeNetDev socket abstraction netif tcpip

STM32 Ethernet data/link layerMAC DMA PHY

最下面两层负责“能力是否存在、协议状态机如何运行”；最上层负责“这些能力何时已经足够让产品进入 ONLINE，以及失败后下一步做什么”。换句话说，Driver 可以报告 Link，lwIP 可以维护 DHCP/MQTT 状态，但 Cloud Online 是产品状态，不属于任一单个协议模块。

2. 上云不是一个 Connected，而是一组有依赖关系的 readiness

这里的 readiness 指“某一层已经满足后续步骤所需前提”。一个 Ethernet MCU 即使已经 Link Up，也可能还没有 IP、没有可用 DNS、没有可信时间，更没有完成 TLS/MQTT。

这些 readiness 之间存在依赖，但不是所有阶段都必须严格串行。例如 DNS 与 SNTP 在产品实现中可以并发；真正的约束是：进入依赖某项能力的下一步之前，必须确认该 readiness 已成立。

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Link Ready

IP Ready

Name Ready

Time Ready

Secure Transport Ready

MQTT Ready

Application Ready

3. 再区分三类 owner：状态 owner、事件源和执行者

Cloud Lifecycle 最容易失控的原因，是每个 callback 都试图自己“把网络修好”。更清晰的模型是把角色拆开：

RT-Thread NetDev callback 很适合报告 Link/IP 变化，但 callback 本身不应直接串行执行 DNS → SNTP → TLS → MQTT → subscribe。把这些动作集中到一个 Cloud worker，可以避免多个 callback 竞争全局状态或重复发起连接。S1

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NetDev / DNS / MQTT callbacks

post CLOUD_EVENT_xxx

Cloud worker owns state

invoke DNS / SNTP / connect / subscribe

4. 从冷启动走一遍：每一层只推进自己负责的 readiness

4.1 Link Ready：只说明 Ethernet 数据链路已经回来

Stage 44 已经证明，当前 STM32H750 Driver 检测到 Link Up 后会重配置 MAC，并经 eth_device_linkchange() / erx 推进到 netif_set_link_up()；启用 DHCP 时，lwIP 随后调用 dhcp_network_changed()。S1S2

这一步只能把产品从“没有物理网络基础”推进到“可以等待 IP”。它不能直接把 Cloud 状态标成 Ready。

4.2 IP Ready：由产品判定地址是否真的可用

RT-Thread NetDev 可以把 lwIP 地址变化同步成 callback，因此 NETDEV_CB_ADDR_IP 可以成为 Cloud Orchestrator 的输入事件。S1 但事件到来不等于产品必须无条件进入下一状态：产品仍应定义“可用 IP”的判据，并按需要确认 gateway/DNS 配置是否满足当前网络场景。

这样做的意义是让应用只依赖稳定的 readiness contract，而不是读取 lwIP DHCP 内部 state。

4.3 Name Ready：MQTT API 不替产品做 hostname resolution

当前 mqtt_client_connect() 接收 const ip_addr_t *ip_addr，upstream example 也直接传入已经得到的 IP，因此保存 hostname 的产品必须先经过 lwIP DNS。S4S5

dns_gethostbyname() 既可能命中 cache 后同步返回 ERR_OK，也可能返回 ERR_INPROGRESS 并稍后通过 callback 给出结果。S3 所以 Name Ready 本质上是一个异步条件，而不是 mqtt_client_connect() 内部隐含步骤。

4.4 Time Ready：可信时间是条件，不是每次重连固定重做的动作

当 Mbed TLS 启用基于日期的 X.509 validity checking 时，证书校验依赖可信 wall clock。S6S9 因此冷启动且 RTC 无效时可能需要先通过 SNTP 建立可信时间；但短暂 Link flap 后，如果 RTC/系统时间仍然可信，就没有必要机械地重新跑完整 SNTP。

这说明 Time Ready 应被建模成“条件是否仍成立”，而不是“每次网络恢复都必须执行一次 SNTP”。

4.5 Secure Transport Ready：TLS 只解决安全 transport

mqtt_client_connect() 根据 client_info->tls_config 选择 TLS altcp 或普通 TCP altcp，随后统一进入 altcp_connect()。S4 TLS 成功只说明安全 transport 可用；它不代表 Broker 已经接受 MQTT 会话，更不代表订阅已经恢复。

4.6 MQTT Ready 与 Application Ready 必须分开

TCP/TLS connect 成功后仍要等待 Broker 返回 CONNACK。upstream example 只有在 connection callback 得到 MQTT_CONNECT_ACCEPTED 后才继续 subscribe。S5

当前目标版本的 lwIP MQTT client 固定设置 Clean Session，因此 MQTT reconnect 成功后旧 subscription 不会自动跨连接恢复；应用仍需重新订阅，必要时还要重建更高层业务状态。S4S5S7

因此：

TLS connected
!= MQTT Ready
MQTT_CONNECT_ACCEPTED
!= Application Ready
Application Ready
= MQTT accepted + required subscriptions/business state restored

5. 不同失败属于不同 failure domain，恢复入口也必须不同

所谓 failure domain（失败域），是“哪个前提失效了”。恢复策略应从最靠近失败的位置重新建立条件，而不是任何错误都重启整个网络。

这个表把“恢复”从单一 reconnect 行为改成分层恢复。Broker 认证失败时重做 DHCP 没有意义；PHY Link Down 时高频 DNS/MQTT retry 也没有意义。

6. Cloud Orchestrator 用状态机把 readiness 和 failure domain 收敛到一个 owner

下面的状态不是 lwIP/RT-Thread 自带 enum，而是基于前述契约构造的产品编排模型：

#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo{font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo svg{font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo p{margin:0;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo defs #statediagram-barbEnd{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo g.stateGroup text{fill:#9370DB;stroke:none;font-size:10px;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo g.stateGroup text{fill:#333;stroke:none;font-size:10px;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo g.stateGroup .state-title{font-weight:bolder;fill:#131300;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo g.stateGroup rect{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo g.stateGroup line{stroke:#333333;stroke-width:1;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .transition{stroke:#333333;stroke-width:1;fill:none;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .stateGroup .composit{fill:white;border-bottom:1px;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .stateGroup .alt-composit{fill:#e0e0e0;border-bottom:1px;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .state-note{stroke:#aaaa33;fill:#fff5ad;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .state-note text{fill:black;stroke:none;font-size:10px;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .stateLabel .box{stroke:none;stroke-width:0;fill:#ECECFF;opacity:0.5;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .edgeLabel .label rect{fill:#ECECFF;opacity:0.5;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .edgeLabel{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .edgeLabel p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .edgeLabel .label text{fill:#333;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .label div .edgeLabel{color:#333;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .stateLabel text{fill:#131300;font-size:10px;font-weight:bold;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .node circle.state-start{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .node .fork-join{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .node circle.state-end{fill:#9370DB;stroke:white;stroke-width:1.5;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .end-state-inner{fill:white;stroke-width:1.5;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .node rect{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .node polygon{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo #statediagram-barbEnd{fill:#333333;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagram-cluster rect{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .cluster-label,#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .nodeLabel{color:#131300;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagram-cluster rect.outer{rx:5px;ry:5px;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagram-state .divider{stroke:#9370DB;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagram-state .title-state{rx:5px;ry:5px;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagram-cluster.statediagram-cluster .inner{fill:white;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagram-cluster.statediagram-cluster-alt .inner{fill:#f0f0f0;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagram-cluster .inner{rx:0;ry:0;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagram-state rect.basic{rx:5px;ry:5px;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagram-state rect.divider{stroke-dasharray:10,10;fill:#f0f0f0;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .note-edge{stroke-dasharray:5;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagram-note rect{fill:#fff5ad;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;rx:0;ry:0;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagram-note rect{fill:#fff5ad;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;rx:0;ry:0;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagram-note text{fill:black;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagram-note .nodeLabel{color:black;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagram .edgeLabel{color:red;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo #dependencyStart,#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo #dependencyEnd{fill:#333333;stroke:#333333;stroke-width:1;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo .statediagramTitleText{text-anchor:middle;font-size:18px;fill:#333;}#mermaid-svg-3gB9BB5usr25bOlo :root{–mermaid-font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;}

Link Up

IP Ready and clock invalid

IP Ready and clock trusted

Link Down

Time Ready

Link Down

Broker IP Ready

DNS failure

Link Down

MQTT accepted

TLS / MQTT failure

Link Down

subscriptions/business state restored

Link Down

Link Down

MQTT/TCP failure while Link remains up

retry timer and IP still ready

Link Down

LINK_WAIT

IP_WAIT

TIME_WAIT

NAME_WAIT

MQTT_CONNECTING

BACKOFF

APPLICATION_RESTORE

ONLINE

这张图刻意没有把 DHCP、DNS、TLS、MQTT 的内部状态机复制进产品状态机。Cloud Orchestrator 只消费它们提供的结果：Link/IP/Name/Time/MQTT 等 readiness 是否成立。

产品编排伪代码可以保持非常薄，重点是单一 owner，而不是某种固定代码风格：

/* 产品编排伪代码，不是 RT-Thread/lwIP upstream 源码 */
cloud_worker()
{
for (;;) {
event = wait_event();

switch (state) {
case LINK_WAIT:
if (event == LINK_UP)
state = IP_WAIT;
break;

case IP_WAIT:
if (event == LINK_DOWN)
state = LINK_WAIT;
else if (event == IP_READY)
state = clock_is_trusted() ? NAME_WAIT : TIME_WAIT;
break;

case TIME_WAIT:
if (event == LINK_DOWN)
state = LINK_WAIT;
else if (event == TIME_READY)
state = NAME_WAIT;
break;

case NAME_WAIT:
if (event == LINK_DOWN)
state = LINK_WAIT;
else if (event == DNS_OK)
state = MQTT_CONNECTING;
else if (event == DNS_FAILED)
state = BACKOFF;
break;

case MQTT_CONNECTING:
if (event == LINK_DOWN)
state = LINK_WAIT;
else if (event == MQTT_ACCEPTED)
state = APPLICATION_RESTORE;
else if (event == CONNECT_FAILED)
state = BACKOFF;
break;

case APPLICATION_RESTORE:
if (event == LINK_DOWN)
state = LINK_WAIT;
else if (event == APPLICATION_READY)
state = ONLINE;
break;

case ONLINE:
if (event == LINK_DOWN)
state = LINK_WAIT;
else if (event == MQTT_DISCONNECTED)
state = BACKOFF;
break;

case BACKOFF:
if (event == LINK_DOWN)
state = LINK_WAIT;
else if (event == RETRY_TIMEOUT)
state = NAME_WAIT;
break;
}
}
}

7. Backoff、Keep Alive 与 Link event 分别解决不同问题

Backoff 是产品在连续失败后控制下一次重试时间的策略。当前 lwIP MQTT client 有 connect timeout、pending request timeout、Keep Alive watchdog，但源码没有提供“连接失败后等待 N 秒再自动调用 mqtt_client_connect()”的完整 reconnect state machine，因此 backoff 属于产品层。S4

MQTT Keep Alive 用 PINGREQ/PINGRESP 等机制检测远端会话活性；它不等价于本地 PHY Link detector。S4S7 拔网线时 NetDev Link Down 是更直接的事件；远端 Broker、路由或互联网故障则可能只有 TCP/MQTT timeout 才暴露。

因此产品应同时消费底层 Link event 与上层 transport/session failure，而不是让其中一种机制替代另一种。

8. 消息可靠性属于业务数据持久性，不属于网络重连本身

Cloud Lifecycle 解决的是“连接和业务状态怎样恢复”，并不自动保证离线期间业务数据不丢。当前 lwIP mqtt_close() 会清除 pending request queue，Clean Session 又意味着 session 不跨连接保留。S4S7

如果产品要求离线告警、遥测或命令状态必须可靠保存，还需要独立的 application queue、Flash journal、业务 message id 或去重机制。必须明确区分：

network/session recovery
!= business data durability

前者由 Link/IP/TLS/MQTT 生命周期解决，后者由产品存储与业务协议解决。

9. 网线拔插时，正确恢复路径是一条跨层事件链

把 Stage 44 与 Stage 45 合并成一次运行时场景：

DNS/TLS/MQTT

Cloud Orchestrator

DHCP

lwIP/NetDev

PHY/Driver

DNS/TLS/MQTT

Cloud Orchestrator

DHCP

lwIP/NetDev

PHY/Driver

#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq{font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq svg{font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq p{margin:0;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .actor{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq text.actor>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .actor-line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .innerArc{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .messageLine0{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;stroke:#333;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .messageLine1{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:2,2;stroke:#333;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq #arrowhead path{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .sequenceNumber{fill:white;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq #sequencenumber{fill:#333;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq #crosshead path{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .messageText{fill:#333;stroke:none;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .labelBox{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .labelText,#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .labelText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .loopText,#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .loopText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .loopLine{stroke-width:2px;stroke-dasharray:2,2;stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .note{stroke:#aaaa33;fill:#fff5ad;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .noteText,#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .noteText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .activation0{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .activation1{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .activation2{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .actorPopupMenu{position:absolute;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .actorPopupMenuPanel{position:absolute;fill:#ECECFF;box-shadow:0px 8px 16px 0px rgba(0,0,0,0.2);filter:drop-shadow(3px 5px 2px rgb(0 0 0 / 0.4));}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .actor-man line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq .actor-man circle,#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;stroke-width:2px;}#mermaid-svg-skHq5o7EMi2bKuJq :root{–mermaid-font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;}

Link Down

LINK_DOWN

ONLINE ->> LINK_WAIT

Link Up

dhcp_network_changed()

IP restored or updated

IP_READY

reuse trusted time if still valid

resolve Broker ->> TLS ->> MQTT

MQTT_CONNECT_ACCEPTED

re-subscribe / restore app state

ONLINE

这条链里每一层只拥有自己的一段：Stage 44 负责从 PHY Link 传播到 DHCP；Stage 45 负责从恢复后的 IP/readiness 再走回 Application Ready。

10. 哪些行为自动发生，哪些必须由产品明确负责

这张表就是本系列最后的责任边界：协议栈负责局部协议正确性，产品层负责跨协议的 readiness、policy 与 recovery。

11. 从迁移角度看，三个 contract 可以独立变化

Stage 00～45 最终不是 46 个孤立专题，而是三个可迁移的 contract：

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Product Cloud Lifecycle Contract

MQTT TLS DNS SNTP

lwIP Core

RT-Thread Port / NetDev / SAL

STM32 MAC / DMA / PHY

这个分层使迁移工作可以限定在真正改变的边界，而不需要每次更换一个组件就重新理解整个网络栈。

资料来源

[S1] RT-Thread Ethernet Port、NetDev 与 STM32 Ethernet Driver

• 类型：目标版本源码
• 版本：RT-Thread commit dc8aaa73f2dbea255325ec058a083aeeb5381d0a
• 定位：bsp/stm32/libraries/HAL_Drivers/drivers/drv_eth.c；components/net/lwip/port/ethernetif.c；components/net/netdev/include/netdev.h；components/net/netdev/src/netdev.c
• URL：RT-Thread source tree
• 使用位置：Link/IP readiness、NetDev callback、PHY 到 lwIP 状态传播
• 支撑内容：Link event、NetDev status/address callback、lwIP 地址与 Link 状态向 NetDev 同步的具体实现

[S2] RT-Thread vendored lwIP DHCP 与 netif

• 类型：目标版本源码
• 版本：随 RT-Thread commit dc8aaa73f2dbea255325ec058a083aeeb5381d0a 的 lwIP 2.1.2
• 定位：components/net/lwip/lwip-2.1.2/src/core/netif.c：netif_set_link_up() / netif_set_link_down()；src/core/ipv4/dhcp.c：dhcp_start() / dhcp_network_changed()
• URL：RT-Thread lwIP 2.1.2
• 使用位置：“第一层自动恢复”“IP Ready”“状态机”
• 支撑内容：Link Up 触发 DHCP 网络变化处理，以及 DHCP 在 Link Down/Up 前后的恢复行为

[S3] lwIP DNS client

• 类型：upstream 源码
• 版本：lwIP commit d08f4773edd0182b7910fc8f046eed82ffcd67c9
• 定位：src/core/dns.c：dns_gethostbyname() / dns_gethostbyname_addrtype()
• URL：lwIP dns.c
• 使用位置：“MQTT API 不负责 DNS”
• 支撑内容：DNS cache immediate result 与 ERR_INPROGRESS + callback 的异步契约

[S4] lwIP MQTT 与 altcp TLS 实现

• 类型：upstream 源码
• 版本：lwIP commit d08f4773edd0182b7910fc8f046eed82ffcd67c9
• 定位：src/apps/mqtt/mqtt.c：mqtt_client_connect()、mqtt_tcp_connect_cb()、mqtt_cyclic_timer()、mqtt_tcp_err_cb()、mqtt_close()；src/include/lwip/altcp_tls.h；src/apps/altcp_tls/altcp_tls_mbedtls.c
• URL：lwIP mqtt.c、lwIP altcp TLS
• 使用位置：TLS transport、MQTT accepted、Clean Session、Keep Alive、disconnect/reconnect 边界
• 支撑内容：TLS/Plain TCP 分支、强制 Clean Session、cyclic timer、断线 callback，以及没有自动 reconnect state machine 的实现边界

[S5] lwIP upstream MQTT example

• 类型：upstream 示例源码
• 版本：lwIP commit d08f4773edd0182b7910fc8f046eed82ffcd67c9
• 定位：contrib/examples/mqtt/mqtt_example.c：mqtt_example_init()、mqtt_connection_cb()
• URL：lwIP MQTT example
• 使用位置：“MQTT API 不负责 DNS”“MQTT Ready”“重新订阅”
• 支撑内容：example 直接传入 IP，并在每次 MQTT_CONNECT_ACCEPTED 后重新 subscribe

[S6] lwIP SNTP client

• 类型：upstream 源码
• 版本：lwIP commit d08f4773edd0182b7910fc8f046eed82ffcd67c9
• 定位：src/apps/sntp/sntp.c：sntp_init()、sntp_process()；contrib/examples/sntp/sntp_example.c
• URL：lwIP SNTP implementation
• 使用位置：“Time Ready”
• 支撑内容：SNTP UDP client 初始化、timer/request 与系统时间更新 Port

[S7] OASIS MQTT Version 3.1.1

• 类型：协议规范
• 版本：MQTT 3.1.1
• URL：OASIS MQTT Version 3.1.1
• 使用位置：“Clean Session”“Keep Alive”
• 支撑内容：Clean Session=1 的 session 生命周期与 Keep Alive / PINGREQ 行为

[S8] RFC 2131 — Dynamic Host Configuration Protocol

• 类型：标准规范
• 版本：RFC 2131
• URL：RFC 2131
• 使用位置：Link 恢复后的 DHCP 地址验证
• 支撑内容：客户端重新接入网络时的 INIT-REBOOT / 地址重新确认语义

[S9] Mbed TLS — External dependencies / time functions

• 类型：官方实现文档
• 版本：Mbed TLS documentation，访问日期 2026-10-02
• URL：The external dependencies Mbed TLS relies on
• 使用位置：“Time Ready 是 TLS 的前置条件之一”
• 支撑内容：MBEDTLS_HAVE_TIME_DATE 打开时 X.509 使用绝对时间检查证书有效期，以及嵌入式平台可替换时间函数

[S10] RT-Thread 官方 Network Framework

• 类型：RT-Thread 官方框架文档
• 版本：在线文档，访问日期 2026-10-03
• URL/文档：RT-Thread Network Framework
• 使用位置：开篇系统分层、系列最终 RTOS/Network Port boundary
• 支撑内容：给出 Socket/SAL/协议栈/网络设备的 RT-Thread 网络框架分层，用于把目标源码事实放回产品生命周期的系统位置