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SylixOS双网卡冗余备份使用说明

  1. 工作准备

    开发板需要有双网卡，并能进行正常通信。

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    若选择中断机制实现，硬件PHY上需具有中断引脚且能正常输出。

    1. 环境准备

  2. 原理概述

    双网卡冗余备份方案采用"主-备份"网卡策略将多块物理网卡进行绑定，绑定后两个网卡只有一个物理地址和IP地址，同一时刻只有一个网卡进行工作，当主网卡或线路出现故障时能自动切换到备份网卡。

    双网卡冗余备份方案采用轮询机制检测，即每隔一段时间进行一次PHY连接状态检测，当检测到主网卡连接断开且备份网卡连接正常时，切换至备份网卡。

    双网卡冗余备份方案采用中断机制检测，即PHY连接状态改变产生中断信号，立即进行检测，当检测到主网卡连接断开且备份网卡连接正常时，切换至备份网卡。

    中断机制检测相比轮询机制，反应时间更快，但需要硬件支持。

    1. 中断机制概述

    2. 轮询机制概述

  3. 实现步骤

    调用ifconfig命令查看当前网卡信息，获取需要进行绑定的两个网卡名，如图 4.1所示。

    SylixOS 双网卡冗余备份使用说明

    图 4.1获取网卡信息

    跳转到/etc/目录下，添加一个绑定双网卡的配置文件bonding.ini，内容示例如程序清单 4.1所示。

    程序清单 4.1 bonding.ini配置文件

    [bonding]
ipaddr=192.168.2.220
netmask=255.255.255.0
gateway=192.168.2.1
mac=80:46:38:78:28:39
en1name=en1
en2name=en2
mode=1
****** mode=0 （若不配置默认100ms）*********
miimon=100
****** mode=1 （若不配置默认下降沿触发）*********
gpiotype=1
gpiolevel=0

    本次配置采用了主从策略，具体说明如下：

    1. 基础配置

  • ipaddr：配置绑定后的IP地址；

  • netmask：配置绑定后的子网掩码；

  • gateway：配置绑定后的默认网关；

  • mac：配置绑定后的物理地址；

  • en1name：配置需要绑定的主网卡名；

  • en2name：配置需要绑定的备份网卡名；

  • mode：配置工作模式（0：轮询机制，1：中断机制），若选择轮询机制，需配置miimon项；若选择中断机制，需配置en1gpio、en2gpio、gpiotype、gpiolevel项；

  • miimon：配置轮询检测时间（毫秒），通常设置为100毫秒；

  • gpiotype：配置触发方式（0：电平触发，1:边沿触发）；

  • gpiolevel：配置触发条件（如果为电平触发, 1 表示高电平触发, 0 表示低电平触发；如果为边沿触发, 1 表示上升沿触发, 0 表示下降沿触发, 2 表示双边沿触发）。

  1. ioctl函数实现

双网卡冗余备份模块需要调用网卡驱动中的ioctl函数，并设置物理网卡硬件地址，要求底层网卡驱动具有如表格 4.1功能：

表格 4.1 ioctl函数cmd命令

cmd命令

参数类型

功能

SIOCSIFHWADDR

struct ifreq

设置硬件地址

GET_LINK_STATE

struct ifreq

获取PHY状态

SET_PHY_MICR

NULL

设置PHY中断

CLEAR_PHY_MISR

NULL

清除PHY中断状态

GET_MAC_IRQ

ULONG

获取网卡中断号

GET_PHY_GPIO

UINT8

获取PHY中断输出GPIO管脚号

 

若网卡驱动中ioctl函数未实现，需修改网卡驱动，具体细节为：

  1. 网卡驱动函数中添加ioctl函数，如程序清单 4.2所示。

程序清单 4.2网卡驱动函数修改

static struct netdev_funcs  net0_drv = {
    ioctl    = __enetCoreIoctl,
};

  1. 编写ioctl函数，如程序清单 4.3所示。

程序清单 4.3添加ioctl函数

static INT  __enetCoreIoctl (struct netdev  *pNetDev, int  iCmd, void  *pArg)
{
    struct ifreq  *pifreq;
    
    switch (iCmd) {
    case XXX:
        break;
    default:
        break;
    }
     return  (ERROR_NONE);
}

  1. ioctl函数中，添加SIOCSIFHWADDR命令，如程序清单 4.4所示。

程序清单 4.4添加SIOCSIFHWADDR命令

#define SIOCSIFHWADDR          _IOW('i', 55, struct ifreq)
case GET_LINK_STATE:
    pifreq = (struct ifreq *)pArg;
    /* TODO:设置 MAC 地址 */
    break;

  1. ioctl函数中，添加GET_MAC_IRQ命令，如程序清单 4.5所示。

程序清单 4.5添加GET_MAC_IRQ命令

#define GET_MAC_IRQ            _IOWR('i', 260, struct ifreq)
case GET_MAC_IRQ:
    /* TODO:获取 MAC 中断号 */
    break;

  1. 轮询机制实现

轮询机制需要调用网卡驱动中的ioctl函数，并读取硬件设备PHY的连接状态，需要修改网卡驱动ioctl函数，具体细节为：

  • ioctl函数中，添加GET_LINK_STATE命令，如程序清单 4.6所示。

程序清单 4.6添加GET_LINK_STATE命令

#define GET_LINK_STATE         _IOWR('i', 257, struct ifreq)
case GET_LINK_STATE:
    pifreq = (struct ifreq *)pArg;
    /* TODO: 读取硬件设备PHY的连接状态 */
    /* 若连接：pifreq->ifr_flags |= IFF_RUNNING; */
    /* 未连接：pifreq->ifr_flags &= ~IFF_RUNNING; */
    break;

  1. 中断机制实现

中断机制需要调用网卡驱动中的ioctl函数，并清除PHY的中断状态寄存器，需要修改网卡驱动ioctl函数，具体细节为：

  • 添加SET_PHY_MICR命令，如程序清单 4.7所示。

程序清单 4.7添加SET_PHY_MICR命令

#define SET_PHY_MICR           _IOWR('i', 258, struct ifreq)
case SET_PHY_MICR:
    /* TODO:设置 PHY 中断控制寄存器，使能链接状态改变中断 */
    /* 将硬件 PHY 上的中断引脚设置为输出 */
    break;

  • 添加CLEAR_PHY_MISR命令，如程序清单 4.8所示。

程序清单 4.8添加CLEAR_PHY_MISR命令

#define CLEAR_PHY_MISR         _IOWR('i', 259, struct ifreq)
case CLEAR_PHY_MISR:
    /* TODO:清除 PHY 中断状态 */
    break;

    注意：申请GPIO管脚号需要在开发板 BSP 适配文件中添加对应的GPIO配置。

  • 添加GET_PHY_GPIO命令，如程序清单 4.9 所示。

程序清单 4.9添加GET_PHY_GPIO命令

#define GET_PHY_GPIO            _IOWR('i', 261, struct ifreq)
case GET_PHY_GPIO:
    /* TODO:获取 PHY GPIO 管脚号 */
    break;

  1. 使用说明

    模块加载，开启双网卡冗余备份。

    模块卸载，关闭双网卡冗余备份。

    1. 功能关闭

    2. 功能开启

  2. 测试方法

    主机ping开发板，手动拔掉一根网线，观察是否自动切换到另一个网卡上去，网络是否还是连通状态；等会拔掉另一根网线再次观察网络连通性。


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