雙冗余網卡的實現

1、 全國抗惡劣環(huán)境計算機第十九屆學術年會論文集 狀態(tài)判定。系統(tǒng)查詢網絡適配器的時間間隔，可 以根據實際系統(tǒng)需要進行調整，在不影響性能的 前提下盡量減少故障恢復時間。 讀取網絡適配器的狀態(tài)寄存器的方法為： （，”）； （，）； ，）； ：宰關中斷， 雙冗余熱切換以太網卡的性能測 瓦 基于網卡芯片的雙冗余以太網卡 測試內容包括網卡故障恢復時間測試、切換過程 中性能測試，測試環(huán)境為 。 、 （）：讀取網卡芯片內 部的狀態(tài)寄存器水 （ ）：開中斷木 作為雙冗余備份，兩個接口需要的是同一個 地址，這樣就存在了地址沖突的問題。那么在 使用新的接口之前必須去掉原先的接口的并在 主機列表中刪除它。否則，不可能以

2、同一地 址來驅動第二個接口。切換網絡適配器的方法如 下： ） 刪除為故障網卡所綁定協(xié)議棧，即把 網卡故障恢復時間測試 計算網卡發(fā)生故障時，完成切換所需的時間 消耗（最大值和平均值）。理論值計算，監(jiān)控程 序檢測周期；，切換時間（經計算切換時間為 一）；，故障恢復時間；，其他消耗時間 （任務切換平均時間、系統(tǒng)調用時間等等） 最小恢復時間 最大恢復時間 平均恢復時間（） 實測結果：實測方案采用“丟包計數法”。測 試程序以為周期連續(xù)發(fā)包。測試人員在 中隨機插拔網線“次。接收端接收數據 并對序號不連續(xù)數據的時間間隔進行計算，最后 統(tǒng)計總丟包數、數據流中斷的次數以及平均丟包 數。根據平均丟包數計算平均故障

3、恢復時間。實 測中，網卡切換任務的檢測周期為，選擇 其中兩組結果，如下圖所示。經多組測試，與理 論平均值吻合。如果故障恢復時間過長，可以通 網絡層和出現故障的接口鏈路層斷開； ） 在列表中刪除網卡的所對應的條目， 即刪除和該接口相連接的路由： 為備份網卡綁定協(xié)議棧，即把網絡層 和目的接口鏈路層建立新的連接： ） 為備份網卡配置地址，并在網絡上廣播含 有綁定的廣播，使得網上所有主機更新 地址解析表中的這個條目。： ） 復位出現故障的網卡。 輪詢法的優(yōu)點是純軟件完成，不需在硬件上 作更多工作，易于實現；無需占用額外的硬 件資源，只要兩個網絡適配器能正常工作，就可 通過軟件實現冗余網卡熱切換。但是輪

4、詢法實現 冗余網卡熱切換也存在一些闖題。例如，每次讀 網絡適配器的線路狀態(tài)寄存器時都要先關掉中 斷，讀完成后再把中斷打開。由于網絡適配器是 中斷收發(fā)數據，在關掉中斷時，可能造成網絡適 配器數據包丟失。為了減少丟包，就需增加查詢 網絡適配器的時間間隔，這就與減少故障恢復時 間的要求相矛盾。 過提高監(jiān)控任務優(yōu)先級或者設置為不可任務搶占 及不可中斷搶占來解決。 切換過程中性能測試 測試當工作網卡發(fā)生故障，切換到備份網卡 的過程中網絡的丟包情況。 測試方案：主要分為網卡接收數據與發(fā)送數 據兩個方面的測試。 ）網卡接收數據測試：采用模擬發(fā)送設備將 所發(fā)出的包編號，然后依次發(fā)出。備測網卡所在 的收方接收并

5、記錄。連續(xù)發(fā)送包，在此過程 中隨機拔掉網線產生網卡切換。接收端接收數據 并對序號不連續(xù)數據進行統(tǒng)計，計算切換導致的 丟包數。 典型程序示例 完成冗余熱切換的核心程序如下： （，”）； 壘崮抗惡劣環(huán)境計算機第十九屆學￥年會論文集 圖第一組測試結果 目第目測試結果 阿卡發(fā)送數據測試：采用備測網卡模擬 同卡接收數據測試結果：模擬發(fā)送設備發(fā)包 發(fā)送，井將所發(fā)出的包編號，然后依次發(fā)出。模 擬收方接收并記錄。連續(xù)發(fā)送包，在此過程 中隨機拔掉網線產生網卡切換。接收端接收數據 并對序號不連續(xù)敢據進行統(tǒng)計，計算切換導致的 丟包教。 涮試結果：在 下結果如下。 頻率為次秒，網卡狀態(tài)監(jiān)控任務查詢網卡狀杰 頻率次，杪

6、的情況下，統(tǒng)計次。切換過程中 測試結果如表所示； ） 網卡發(fā)送數據測試結果：網卡所在設備發(fā)包 頻率為扶，秒網卡狀態(tài)監(jiān)控任務查詢網卡狀態(tài) ， 環(huán)境 頻率次，秒的情況下統(tǒng)計次。切換過程中 試結果如表所示： 全國抗惡劣環(huán)境計算機第十九屆學術年會論文集 ） 當網卡接收與發(fā)送的數據頻率小于次秒 析可以看出，在上文中測試的網卡切換時間為 ，與這個時間窗口沖突的接收與發(fā)送緩沖區(qū) 的包將被丟棄。原因是網卡切換過程中發(fā)生了 協(xié)議棧的刪除與重新綁定。 時基本上不會發(fā)生切換過程中的丟包。當網卡接 收與發(fā)送的數據頻率大于次秒時，發(fā)生切換過 程中的丟包概率會隨著頻率的增加而增加。 測試結果分析：通過對表與表的分 表網卡

7、接收數據測試結果 試驗次數 模擬設備發(fā)包數 收包數 網卡所在設備 切換過程丟包 數 表網卡發(fā)送數據測試結果 網卡所在設備發(fā) 試驗次數 包數 模擬設備收包 丟包數 數 全國抗惡劣環(huán)境計算機第十九屆學術年會論文集 結束語 本論文針對雙冗余以太網在下的驅 動開發(fā)及熱切換技術進行了深入的研究，并提出 了一個切實可行的解決方案。 對于嵌入式實時操作系統(tǒng)的 協(xié)議棧的原理和思想進行了深入的研究，針對 型控制系統(tǒng)網絡功能要求，自主開發(fā)了雙冗余網 卡驅動，并且實現了基于操作系統(tǒng)的熱 切換技術。通過實際試驗驗證，本設計很好的解 決了在控制系統(tǒng)上實現雙冗余網絡實時、可 靠、高速的進行信息傳遞這一技術難題。 參考文獻： 。 ， ， 著，范建華等譯詳解 卷：協(xié)議