VxWorks環(huán)境下雙冗余以太網(wǎng)卡技術(shù)在底層驅(qū)動中的實現(xiàn)

在上層驅(qū)動程序通過MUX調(diào)用NIC驅(qū)動程序的發(fā)送函數(shù)時，會傳入網(wǎng)卡的句柄，指定要使用的網(wǎng)卡。通常情況下，驅(qū)動程序會根據(jù)該句柄向相應(yīng)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(qū)動程序中，根據(jù)需要來指定發(fā)送數(shù)據(jù)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)連線的通斷，再決定使用哪一塊網(wǎng)卡來發(fā)送數(shù)據(jù)。

在接收報文的時候，通常是在中斷中進行處理。因為以太網(wǎng)在物理層上的特點，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(shù)據(jù)才能向上傳遞。在雙網(wǎng)卡冗余備份驅(qū)動程序中，不是由MUX指定的網(wǎng)卡句柄來向上傳送數(shù)據(jù)，而是根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)卡的工作狀態(tài)向上層傳送數(shù)據(jù)，即使數(shù)據(jù)是從另一塊網(wǎng)卡上接收來的或另一塊網(wǎng)卡沒有和高層協(xié)議綁定。

單物理地址的處理

通常每塊網(wǎng)卡有1個全世界范圍內(nèi)唯一的物理地址，它保存在網(wǎng)卡的PROM中。網(wǎng)卡初始化時，要從PROM中讀出物理地址，把它存放在適當(dāng)?shù)募拇嫫骱蛿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(qū)動程序中，可以用其中1塊網(wǎng)卡的物理地址。方法有2種：在驅(qū)動程序初始化時只讀1塊網(wǎng)卡的PROM中的物理地址；或者在網(wǎng)卡驅(qū)動程序中的ne2000EnetAddrGet()函數(shù)中作修改，完全可以給網(wǎng)卡設(shè)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，可以這樣實現(xiàn)：在安裝2塊網(wǎng)卡時，只讓1塊網(wǎng)卡有IP地址，另1塊網(wǎng)卡沒有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)層實現(xiàn)的，所以在網(wǎng)絡(luò)層以下切換網(wǎng)卡對上層來說是完全透明的。應(yīng)用程序自始自終只看見1塊網(wǎng)卡在工作。圖3是從應(yīng)用程序的角度看雙網(wǎng)卡備份的示意圖。

效果分析

通過對比實驗，在應(yīng)用層實現(xiàn)雙網(wǎng)卡冗余備份的平均網(wǎng)卡切換時間是120ms，在驅(qū)動層實現(xiàn)雙網(wǎng)卡冗余備份的平均網(wǎng)卡切換時間是5ms，相對于在應(yīng)用層或其他高層中實現(xiàn)，效率較高，大大縮短雙網(wǎng)卡的切換時間，從而降低切換時網(wǎng)絡(luò)通信丟包的機率。

結(jié)束語

分析了VxWorks系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，提出了在系統(tǒng)底層驅(qū)動中實現(xiàn)雙網(wǎng)卡冗余備份功能的設(shè)想，并進行了設(shè)計實現(xiàn)，同時對在驅(qū)動程序中實現(xiàn)與在應(yīng)用層中實現(xiàn)2種方法進行了對比，證明了在驅(qū)動程序中不但能夠很好地實現(xiàn)雙網(wǎng)卡冗余備份功能，而且提高了以太網(wǎng)的實時性和可靠性，在工業(yè)以太網(wǎng)蓬勃發(fā)展的今天，具有一定的實用意義。