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英创工控主板双网络冗余方案

2016-6-15 11:42:18 2509 工控主板数据包

　　网络冗余是工业网络的一项保障策略，目的是减轻意外中断的风险，当网络中一条通路（物理链路）发生故障断掉了，还可以通过其他通路（物理链路）传递信息。实现网络冗余可以使用Bonding技术，也叫Truncking和Etherchannel技术，把多个网络接口绑定在一起，形成一个逻辑上网络接口，在用户看来就是一个单独的网络接口。Bonding驱动有7种不同工作模式，根据不同的工作模式，可以提供不同的网络负载均衡服务和网络冗余服务。其7种工作模式如下，常用模式为0,1,6，其中1模式是这里用到的主备模式。

　　表1 Bonding的7种工作模式：

模式代号	模式名称	模式方式	说明
0	balance-rr	Round-robin policy （循环策略）	按照设备顺序依次传输数据包，第1个包走eth0，下一个包就走eth1….一直循环下去，直到最后一个传输完毕。这种模式提供负载均衡和容错能力
1	active-backup	Active-backup policy （主备策略）	只有一个设备处于活动状态。一个宕掉另一个马上由备份转换为主设备。mac地址是外部可见的。此模式提供了容错能力
2	balance-xor	XOR policy （异或策略）	根据MAC地址异或运算的结果来选择传输设备，提供负载均衡和容错能力
3	broadcast	Broadcast policy （广播策略）	将所有数据包传输给所有接口，通过全部设备来传输所有数据，提供容错能力
4	802.3ad	IEEE 802.3ad Dynamic link aggregation （动态链路聚合）	创建共享相同速率和双工设置的聚合组，利用所有接口传输。需要交换机支持802.3ad模式
5	balance-tlb	Adaptive transmit load balancing （自适应传输负载均衡）	可以根据当前的负载把发出的数据分给每一个设备，由当前使用的设备处理收到的数据。本策略的通道联合不需要专用的交换机支持，提供负载均衡和容错能力
6	balance-alb	Adaptive load balancing （自适应负载均衡）	在5的基础上增加接收负载均衡，由ARP协商实现。bonding驱动截获本地发送的ARP应答，用其中一个从设备的MAC替换ARP应答中的源地址，让不同的端具有不通的MAC地址

　　英创Linux工控主板支持Bonding技术，能够实现双网络冗余方案。我们将bonding驱动编译成了.ko文件，以EM9287 + Linux-4.1.14为例，讲述双网络冗余方案的配置过程：

　　1）加载bonding.ko驱动，执行命令：insmod bonding.ko mode=1 miimon=100。

　　mode为表1所述的工作模式，miimon指定MII链路监控频率，单位是毫秒(ms)，这将决定驱动检查每个slave链路状态频率。miimon=0表示禁止MII链路监控，100可以作为一个很好的初始参考值。bonding.ko还有很多参数，如downdelay、arp_interval，用户都可以通过这种形式传递给驱动程序，更详细的参数、工作模式、配置方式介绍详见linux源码文档Documentation/networking/bonding.txt。

　　2）加载bonding驱动后，默认创建一个虚拟网卡bond0，需要对bond0进行配置：

　　设置ip地址：ifconfig bond0 192.168.201.31 netmask 255.255.255.0 up

　　添加从设备eth0、eth1：ifenslave bond0 eth0 eth1

　　此时，bond0已经正常工作了，可以通过命令：cat /proc/net/bonding/bond0查看其工作状态，如图1所示。此时，bond0工作在模式1，主备策略，激活设备为eth0。此时拔掉eth0的网线，eth1将成为激活设备，继续保持通信。

图1 bond0工作状态

　　3）关闭bond0

　　执行命令ifconfig bond0 down即可关闭bond0，通信中断。此时，eth0和eth1依然处在SLAVE状态，并不能作为正常网络接口通信。

　　4）释放bond0中的eth0和eth1

　　释放bond0中eth0和eth1后，关闭bond0时需要释放bond0原来所占用的IP。

　　ifenslave -d bond0 eth0 eth1 #从bond0中删除eth0，eth1

　　ifconfig bond0 0.0.0.0 down #关闭bond0，释放ip地址

　　如需eth0、eth1重新作为单独网卡工作，使用ifconfig eth0 ipaddress重新设定ip地址。

　　用户可以将2）、4）操作写成两个脚本文件：bonding-up.sh、bonding-release.sh。将它们放在和bonding.ko相同目录下，使用bonding时执行./bonding-up.sh；关闭bonding时执行命令ifconfig bond0 down；释放从设备时，调用./bonding-release.sh即可。

　　bonding-up.sh内容如下：

　　ifconfig bond0 192.168.201.31 up

　　ifenslave bond0 eth0 eth1

　　bonding-release.sh内容如下：

　　ifenslave -d bond0 eth0 eth1#bond0 should be up state

　　ifconfig bond0 0.0.0.0 down

　　另外，如果用户需要开机直接运行bonding驱动，可以在/mnt/nandflash/user.sh中以绝对路径调用bonding-up.sh文件。

　　user.sh示例：

　　insmod /mnt/nandflash/bonding.ko mode=1 miimon=100

　　/mnt/nandflash/bonding-up.sh