VxWorks環(huán)境下雙冗余以太網(wǎng)卡技術(shù)在底層驅動(dòng)中的實(shí)現

在上層驅動(dòng)程序通過(guò)MUX調用NIC驅動(dòng)程序的發(fā)送函數時(shí)，會(huì )傳入網(wǎng)卡的句柄，指定要使用的網(wǎng)卡。通常情況下，驅動(dòng)程序會(huì )根據該句柄向相應網(wǎng)卡發(fā)出指令，把報文發(fā)出去。在雙網(wǎng)卡冗余備份驅動(dòng)程序中，根據需要來(lái)指定發(fā)送數據要使用的網(wǎng)卡，而不一定使用MUX指定的網(wǎng)卡。如先讀2塊網(wǎng)卡的Link信號寄存器，判斷網(wǎng)絡(luò )連線(xiàn)的通斷，再決定使用哪一塊網(wǎng)卡來(lái)發(fā)送數據。

在接收報文的時(shí)候，通常是在中斷中進(jìn)行處理。因為以太網(wǎng)在物理層上的特點(diǎn)，2塊網(wǎng)卡都能收到報文，不同的是只有與高層協(xié)議綁定的網(wǎng)卡收到的數據才能向上傳遞。在雙網(wǎng)卡冗余備份驅動(dòng)程序中，不是由MUX指定的網(wǎng)卡句柄來(lái)向上傳送數據，而是根據當前網(wǎng)卡的工作狀態(tài)向上層傳送數據，即使數據是從另一塊網(wǎng)卡上接收來(lái)的或另一塊網(wǎng)卡沒(méi)有和高層協(xié)議綁定。

單物理地址的處理

通常每塊網(wǎng)卡有1個(gè)全世界范圍內唯一的物理地址，它保存在網(wǎng)卡的PROM中。網(wǎng)卡初始化時(shí)，要從PROM中讀出物理地址，把它存放在適當的寄存器和數據結構中。

要使2塊網(wǎng)卡能相互備份，它們必須有相同的物理地址和IP地址。在雙網(wǎng)卡冗余備份驅動(dòng)程序中，可以用其中1塊網(wǎng)卡的物理地址。方法有2種：在驅動(dòng)程序初始化時(shí)只讀1塊網(wǎng)卡的PROM中的物理地址；或者在網(wǎng)卡驅動(dòng)程序中的ne2000EnetAddrGet()函數中作修改，完全可以給網(wǎng)卡設定任意的物理地址 (只要避免了同一網(wǎng)絡(luò )中的沖突)。

單IP地址處理

至于 2塊網(wǎng)卡采用相同的IP地址，可以這樣實(shí)現：在安裝2塊網(wǎng)卡時(shí)，只讓1塊網(wǎng)卡有IP地址，另1塊網(wǎng)卡沒(méi)有IP地址。因為給網(wǎng)卡綁定IP地址是在IP協(xié)議所在的網(wǎng)絡(luò )層實(shí)現的，所以在網(wǎng)絡(luò )層以下切換網(wǎng)卡對上層來(lái)說(shuō)是完全透明的。應用程序自始自終只看見(jiàn)1塊網(wǎng)卡在工作。圖3是從應用程序的角度看雙網(wǎng)卡備份的示意圖。

效果分析

通過(guò)對比實(shí)驗，在應用層實(shí)現雙網(wǎng)卡冗余備份的平均網(wǎng)卡切換時(shí)間是120ms，在驅動(dòng)層實(shí)現雙網(wǎng)卡冗余備份的平均網(wǎng)卡切換時(shí)間是5ms，相對于在應用層或其他高層中實(shí)現，效率較高，大大縮短雙網(wǎng)卡的切換時(shí)間，從而降低切換時(shí)網(wǎng)絡(luò )通信丟包的機率。

結束語(yǔ)

分析了VxWorks系統的網(wǎng)絡(luò )結構模型，提出了在系統底層驅動(dòng)中實(shí)現雙網(wǎng)卡冗余備份功能的設想，并進(jìn)行了設計實(shí)現，同時(shí)對在驅動(dòng)程序中實(shí)現與在應用層中實(shí)現2種方法進(jìn)行了對比，證明了在驅動(dòng)程序中不但能夠很好地實(shí)現雙網(wǎng)卡冗余備份功能，而且提高了以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)性和可靠性，在工業(yè)以太網(wǎng)蓬勃發(fā)展的今天，具有一定的實(shí)用意義。