SylixOS 雙網卡冗余備份使用說明

1. 工作準備

   開發板需要有雙網卡，并能進行正常通信。

   若選擇中斷機制實現，硬件PHY上需具有中斷引腳且能正常輸出。

   1. 環境準備

2. 原理概述

   雙網卡冗余備份方案采用"主-備份"網卡策略將多塊物理網卡進行綁定，綁定后兩個網卡只有一個物理地址和IP地址，同一時刻只有一個網卡進行工作，當主網卡或線路出現故障時能自動切換到備份網卡。

   雙網卡冗余備份方案采用輪詢機制檢測，即每隔一段時間進行一次PHY連接狀態檢測，當檢測到主網卡連接斷開且備份網卡連接正常時，切換至備份網卡。

   雙網卡冗余備份方案采用中斷機制檢測，即PHY連接狀態改變產生中斷信號，立即進行檢測，當檢測到主網卡連接斷開且備份網卡連接正常時，切換至備份網卡。

   中斷機制檢測相比輪詢機制，反應時間更快，但需要硬件支持。

   1. 中斷機制概述

   2. 輪詢機制概述

3. 實現步驟

   調用ifconfig命令查看當前網卡信息，獲取需要進行綁定的兩個網卡名，如圖 4.1所示。

   

   圖 4.1獲取網卡信息

   跳轉到/etc/目錄下，添加一個綁定雙網卡的配置文件bonding.ini，內容示例如程序清單 4.1所示。

   程序清單 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 （若不配置默認100ms）*********
   miimon=100
   ****** mode=1 （若不配置默認下降沿觸發）*********
   gpiotype=1
   gpiolevel=0

   本次配置采用了主從策略，具體說明如下：

   1. 基礎配置

• ipaddr：配置綁定后的IP地址；

• netmask：配置綁定后的子網掩碼；

• gateway：配置綁定后的默認網關；

• mac：配置綁定后的物理地址；

• en1name：配置需要綁定的主網卡名；

• en2name：配置需要綁定的備份網卡名；

• mode：配置工作模式（0：輪詢機制，1：中斷機制），若選擇輪詢機制，需配置miimon項；若選擇中斷機制，需配置en1gpio、en2gpio、gpiotype、gpiolevel項；

• miimon：配置輪詢檢測時間（毫秒），通常設置為100毫秒；

• gpiotype：配置觸發方式（0：電平觸發，1:邊沿觸發）；

• gpiolevel：配置觸發條件（如果為電平觸發, 1 表示高電平觸發, 0 表示低電平觸發；如果為邊沿觸發, 1 表示上升沿觸發, 0 表示下降沿觸發, 2 表示雙邊沿觸發）。

1. ioctl函數實現

雙網卡冗余備份模塊需要調用網卡驅動中的ioctl函數，并設置物理網卡硬件地址，要求底層網卡驅動具有如表格 4.1功能：

表格 4.1 ioctl函數cmd命令

若網卡驅動中ioctl函數未實現，需修改網卡驅動，具體細節為：

1. 網卡驅動函數中添加ioctl函數，如程序清單 4.2所示。

程序清單 4.2網卡驅動函數修改

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

1. 編寫ioctl函數，如程序清單 4.3所示。

程序清單 4.3添加ioctl函數

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函數中，添加SIOCSIFHWADDR命令，如程序清單 4.4所示。

程序清單 4.4添加SIOCSIFHWADDR命令

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

1. ioctl函數中，添加GET_MAC_IRQ命令，如程序清單 4.5所示。

程序清單 4.5添加GET_MAC_IRQ命令

#define GET_MAC_IRQ            _IOWR('i', 260, struct ifreq)
case GET_MAC_IRQ:
    /* TODO:獲取 MAC 中斷號 */
    break;

1. 輪詢機制實現

輪詢機制需要調用網卡驅動中的ioctl函數，并讀取硬件設備PHY的連接狀態，需要修改網卡驅動ioctl函數，具體細節為：

• ioctl函數中，添加GET_LINK_STATE命令，如程序清單 4.6所示。

程序清單 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: 讀取硬件設備PHY的連接狀態 */
    /* 若連接：pifreq->ifr_flags |= IFF_RUNNING; */
    /* 未連接：pifreq->ifr_flags &= ~IFF_RUNNING; */
    break;

1. 中斷機制實現

中斷機制需要調用網卡驅動中的ioctl函數，并清除PHY的中斷狀態寄存器，需要修改網卡驅動ioctl函數，具體細節為：

• 添加SET_PHY_MICR命令，如程序清單 4.7所示。

程序清單 4.7添加SET_PHY_MICR命令

#define SET_PHY_MICR           _IOWR('i', 258, struct ifreq)
case SET_PHY_MICR:
    /* TODO:設置 PHY 中斷控制寄存器，使能鏈接狀態改變中斷 */
    /* 將硬件 PHY 上的中斷引腳設置為輸出 */
    break;

• 添加CLEAR_PHY_MISR命令，如程序清單 4.8所示。

程序清單 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 中斷狀態 */
    break;

    注意：申請GPIO管腳號需要在開發板 BSP 適配文件中添加對應的GPIO配置。

• 添加GET_PHY_GPIO命令，如程序清單 4.9 所示。

程序清單 4.9添加GET_PHY_GPIO命令

#define GET_PHY_GPIO            _IOWR('i', 261, struct ifreq)
case GET_PHY_GPIO:
    /* TODO:獲取 PHY GPIO 管腳號 */
    break;

1. 使用說明

   模塊加載，開啟雙網卡冗余備份。

   模塊卸載，關閉雙網卡冗余備份。

   1. 功能關閉

   2. 功能開啟

2. 測試方法

   主機ping開發板，手動拔掉一根網線，觀察是否自動切換到另一個網卡上去，網絡是否還是連通狀態；等會拔掉另一根網線再次觀察網絡連通性。