VxWorks环境下双冗余网卡技术研究

ＺＨ Ａ Ｎ Ｇ ｉ Ｙ
（ Ｔｈｅ ７ ｎｓ ｉｕｔ Ｓ ， ｎｇ ｈ ２５ ０１， ２３ Ｉ ｔｔ ｅｏｆＣＩ Ｃ Ｙａ ｚ ｏｕ ２ ０ Ｃｈｉ ） ｎａ
Ａ ｂ ｔａ ｔ Ｔｈｉ ｐ ｒｒ ｓ ａ ｃ ｓ ｉ ｏ ｔ ｏ ｐ ｓｎｇ ａ ｄ ｏ ｒ ｔｎ ｒｎｃｐ ｅｏｆｄｕ ｌｒ ｄｕ ａ ｙ ｎ ｔ ｓｒ ｃ ： ｓｐａ ｅ ｅ ｅ ｒ ｈｅ ｎｔ ｈｅ ｃ ｍ ｏ ｉ ｎ ｐｅ ａ ｉ ｇ ｐ ｉ ｉ ｌ ａ — ｅ ｎｄ ｎｃ ｅ —
分 ２个不 同 的网卡 。所 以必须 声 明一个 全局 的指针 数组 ， 并用 ｕ ｉ ｎｔ作为 指针 数组 的索 引给 它 赋值 。在
其它所 有 的操作 中 ， 都 必须传 入参 数 ｕ ｉ， 也 ｎｔ指示 要
图 ２ 双冗 余 网 卡 示 意 图
使 用 哪块 网卡 进行操 作 。
２ Ｖｘ ｏ ｋ Ｗ ｒ ｓ系 统 配 置
路 检测 Ｌ 。 ３ ］
＃ｅ ｄ ｆ ｎ ｉ ／＊ Ｉ ＮＣＬＵＤＥ ＲＴＬ ８ Ｘ９ ＥＮＤ ＊／ — １ 一 。
（ ）配 置 网 口数 ３ 在 Ｖｘ ｏｋ （ ｒｊｃ Ｍｅ ｕ 的 配 置 中 （ Ｎｅ— Ｗ ｒ ｓ Ｐ ｏｅ ｔ ｎ ） 在 ｔ
ｗｏ ｋ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｂ ｓｃｎ ｔ ｒ ｎｔａｉａｉ ｎｃ ｒ— ｒ ｏ ｏ ｅ ｔ＼ ａ ｉ ｅｗｏ ｋ ｉ ｉ ｌ ｔ ｏｎ ｉ ｚ ｏ
— —
通 道 Ａ
一
瘫痪 ， 通信 阻断 。为 了提 高系统 的可 靠性 和稳定 性 ， 满足 金融 、 军事 等领 域 的抗 损需 求 ， 须对 网络 通信 必
…
…
通 道Ｂ
图 １ 双 冗 余 网络 示 意 图
系统 进行 冗余设 计 ， 障整 个 系 统在 局 部 硬 件故 障 保 的情 况下 仍然 能保 持正 常的数 据通信 。双 冗余 网络
（ ）修 改 网络设 备表 ２
修 改 ｔｒ ｅ／ｏ ｆ ／ ｃ ｅ ｔ ｍ 目录 下 ｃｎ ｉ— ａｇ ｔｃｎ ｉ ｐ Ｐ ｎ ｉ ｇ ｕ ｏｆ ｇ
网卡驱 动 和 配置 完 成 后 ， 活 故 障 监测 模 块 和 激
设备 切 换 模 块 ， 统 由 此 进 入 双 网 卡 冗 余 的 工 作 系
主机名 和 Ｉ Ｐ地 址 等信 息 进 行 配 置 。程 序 自始 至 终 只有一 个 网卡处 于 工作 状 态 ， 入 工 作 状态 的 网卡 进
也 始终 用 同一个 Ｉ Ｐ地址 挂 载 ， 由此 保证 网络 上不 会
产 生地 址 冲突 。
为保 证 双 冗 余 网 卡在 Ｖｘ ｏ ｋ 系 统 中能 正 常 ｗ ｒｓ
关键 词 ： 双冗余 网络 ； 障监测 ； 故 网卡切换
中 图分 类 号 ： Ｐ １ Ｔ ３９
文 献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ： Ｎ ２１１ （０２０—１４ ３ Ｃ ３—４３２ １）３ １— ０ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｉ ｏ Ｄｕ ｌｒ ｄ ｎ ｎｃ ｔ ｒ ｒ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｉ ｓ ａ ｃ ｎｔ ａ — ｅ ｕ ｄａ ｙ Ｎｅ ｗｏ ｋ Ｃａ ｄ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｎ Ｔｈｅ Ｅｎ ｉ ｏ ｍ ｅ ｆＶＸ ｏ ｋｓ ｖｒ ｎ ｎｔｏ Ｗ ｒ
由此 应 运 而 生 。
对 于 挂接 在 网络 的 各个 节 点设 备 而 言 ， 网卡 的 备 份是关 键 ， 常 使 用 双冗 余 网卡来 实 现 。双 冗 余 通 网卡 由 ２路相 同网 卡组 成 ， 图 ２所示 。为保 证 上 如 层 通讯 的正 常 进行 ， ２路 网卡 必须 共 用 同一 个 介 质 访 问控 制 （ ＭＡＣ 地 址 和 Ｉ 地址 ， 备 运行 时挂 载 ） Ｐ 设 其 中一 路进行 通讯 ， 另外 一路作 为备 份 。工 作 中 ， 系 统 实 时监控 网络 的通 讯 状 态 ， 当挂 载 工 作 的一 路 网
够正 常运 行 。
收 稿 日期 ：２ １ ０ ２～０ ３—０ ６
络发生 故 障 ， 系统 自动切 换到 另一路 。
第 ３期
张怡 ： Ｗｏ ｋ 环 境 下双冗 余 网卡技术 研究 Ｖｘ ｒ ｓ
１５ １
址、 ＭＡＣ 地址 以及 缓 冲 区 大小 等 。其 中 ｕ ｉ数 据 ｎｔ 成员 指示 网卡 的序 号 ， 以后 的操 作 中 ， 在 就靠 它来 区
目前 大 多 数 操 作 系统 都 支持 双 网 卡 甚 至 多 网 卡 ， 考 虑 到 实 时 性 等 的特 殊 需 要 ， 常首 选 Ｖｘ 但 通 — Ｗｏ ｋ ｒ ｓ操 作系 统 。Ｖｘ ｒ ｓ 作 系 统 是 美 国风 河 Ｗｏｋ 操 公 司推 出的一 款运 行在 目标 机上 的嵌入 式 实时操 作 系统 ， 网络处 理 能 力 强 ， 且 支 持 多 种 开 发 和 运 行 并
模式 。
Ｎｅ． ｔｈ文件 中 的 ｅ ｄ ｅ ｔ ｌ］ ： ｎ Ｄ ｖｂＥ 表
＃ ｉ ｅ ＮＣＩＵＤＥ ＲＴＬ ８ 一 ｆ ｆＩ ｄ ＿ ＿ Ｘ９ ＥＮＤ １
｛ ０，ＲＴＬ １ 一 一８ Ｘ９ ＬＯＡＤ— ＦＵＮＣ，ＲＴＬ一８ Ｘ９ １ 一
ＬｏＡＤ Ｓ － ＴＲ ０，ＴＲＵ Ｅ，Ｎ ＵＬＬ，ＦＡＬ Ｅ｝ 一 Ｓ ，
张 怡
（ 舶 重 工 集 团公 司 ７ ３ ， 卅 ２ ０ １ 船 ２ 所 扬 Ｉ ５０ ） ２
摘要 ： 研究了双冗余网络的组成 和工 作原理 ， 描述 了 Ｖ Ｗｏｋ 环境 下 的双冗 余 网卡系统配置 、 ｘ ｒｓ 网卡驱动 和地址 分
配 ， 述 了 网卡 故 障 监 测 及 切 换 技 术 的 实 现 。 阐
ｗｏｒ ｄ ｓ ｒｂｅ ｈ ｙ ｔ ｍ ｏ ｉ ｕｒ ｔｏｎ， ｔ ｋ， ｅ ｃ ｉ ｓ ｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ｃ ｎｆｇ ａ ｉ ｎｅ ｗｏｒ ａ ｄ ｄ ｉ ｉ ｎ ｄ ｒ ｓ ｓ ｉ ｎｍｅ ｔｏ ａ —ｒ — ｋ ｃ ｒ ｒｖ ｎｇ ａ ｄ ａ ｄ ｅ ｓａ ｓｇ ｎ ｆｄｕ ｌ ｅ ｄ ｄａ ｃ ｅ ｗｏ ｋ ｃ ｒ ｎ ｔ Ｗ ｏ ｋｓ ｅ ｖ ｒ ｍｅ ， ｘ ｔａ ｅ ｈ ａ ｌ ｕｎ ｎ ｙ ｎ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｈｅ Ｖｘ ｒ ｎ ｉｏｎ ｎｔ ｅ ｐａ ｉ ｔ ｓ ｔ ｅ ｆ ｕ ｔ ｍｏｎ ｔ ｒｎｇ ｏ ｔ ｒ ｉｏ ｉ ｆ ｎｅ ｗｏ ｋ ｃ ｒ ｎ ｈｅ ｉ ｐ ｅ ｎｔ ｔｏ ｆｓ ｔ ｈ ｔ ｃ ａ ｄ ａ ｄ ｔ ｍ ｌ ｍｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｗｉｃ ｅ ｈｎｏ ｏ ． ｌ ｇｙ Ｋｅ ｒ ｓ： ｕ ｌｒ ｄ ｄａ ｙ ｎｅ ｗｏ ｋ； ａ ｌ ｏ ｉｏ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ｄ ａ — ｅ ｕｎ ｎｃ ｔ ｒ ｆ ｕ ｔｍ ｎ ｔ ｒｎｇ； ｔ ｎｅ ｗｏｒ ａ ｄ ｓ ｔ ｈｉ ｇ ｋ ｃ ｒ ｗｉｃ ｎ
１ 硬 件 组 成 及 工 作 原 理
在 双冗 余 网络 中 ， 用 ２ 完 全 相 同 的网 络设 采 套 备互 为备 份 ， 结 构 示 意 图如 图 １所示 。这 样 当其 其 中一路 网络 中的任 何 一 个 环节 出现 故 障 时 ， 系统 会 自动 切换 到另 一路 继 续 工作 ， 而保 证 网络 通信 能 从
４ 故 障监 测 和 诊 断
网卡 的故 障监测 主要 有 ３种模式 ： 路检 测 、 链 自
环 检 测和数 据交 换检 测 。链路 检测通 过查 询链 路状
｛ ，ＲＴＬ一 ｌ 一ＬＯＡＤ— １ ８ Ｘ９ ＦＵＮＣ，ＲＴＬ一８ Ｘ９ １ 一
ＬＯ Ａ ＤｌＳＴ Ｒ ０，ＴＲＵＥ，Ｎ ＵＬＬ，ＦＡＩ Ｅ｝ － Ｓ ，
时响应 这个 中 断信号 ， 去读 取链 路状态 寄存 器 的值 ，
ｆ ． ， ｏ ｆ Ｎｅ． ， ｙ Ｌ ｂ ｃ覆 盖 目 录 下 原 有 的 ｉ ｈ ｃｎ ｉ ｔ ｈ ｓ ｓ ｉ． ｇ ｇ ３个 文 件 。
址 信 息 保 存 在 网 卡 的 可 擦 可 编 程 只 读 存 储 器
（ Ｐ ＯＭ） ， 网 卡 初 始 化 时 被 自动 加 载 到相 应 Ｅ Ｒ 中 在 的 ＭＡ Ｃ地 址 寄存 器 。修改 地 址 寄 存 器 的 内容 ， 即 可使 ２块 网卡 的 ＭＡ Ｃ地址 保持一 致 ｌ 。 ２ ］
一
态寄 存器 的值来 判 断 网 卡 当前 连 接 状 态 ； 自环 检 而
测是 指 网卡通 过 自发 自收数据 来检 查 网络 的连 接状 态 。数据交 换 检测 有 些类 似 于 自环 检 测 ， 同 的是 不 网卡 不是 自发 自收 ， 是 针 对 网络 中另 一 个 固定 地 而 址 发送 和接 收数 据 。后面 的 ２种模式 通 常会 占用 带 宽 ， 而影 响到 网络 的性 能 ， 从 因此一般 情况 下首选 链
ｐ ｒ ｎｓ ｎ ｔ ｒ ｕｆｒｉｉａｉ ｔ ｎ 的 属 性 中 ） ｏ ｅ ｔ＼ ｅｗｏｋ ｂ ｆ ｎｔ ｌ ａｉ ｔ ｅ ｉ ｚ ｏ ，
找到 ｌ— Ｐ ＭＡＸ ＵＮＩ ＿ ＴＳ设 置 ， 它 的值 设置 为 ２ 将 。
３ 网 卡 驱 动 和 地 址 分 配
实 现双 网卡甚 至 多 网卡 驱动 的关键 是要 采 用全
０ 引 言
随着 信 息技 术 的 高速 发 展 ， 络通 讯 在各 个 领 网 域均被 广 泛运 用 。 网络 数据 交 换 速 率 高且 容 量 大 ， 但 是 可靠性 常 常无法 满足需 求 ， 构成 网络 的网卡 、 网 线等 硬件 易受环 境 影 响 而发 生 故 障 ， 而导 致 网络 从
许 多通 信 控制 芯 片在 网络 的链 路 状 态改 变 时 ，
在 链 路状态 寄存 器 的值改 变 的同时会 产 生一个 中 断 信 号 。只要 在软 件 中 对 中 断服 务 程 序进 行 修 改 ， 实
局数 据结 构 。在 系统 对 网 卡 进行 初 始 化 时 ， 为 每 会
个 网卡 配置一 个数 据 结 构 ， 个 数 据 结构 保 存 了与 这
基于 ｒａｔｋ １ ９的双冗余 网卡为例 ， ｅｌ ８ ｘ ｅ 主要 的修 改 配