RTThread 自动网卡使用问题

最近使用 STM32 测试了一下 lwip 和 esp8266 的网络连接问题，使用 RTThread 的自动网卡时，发现不能很好的自动切换默认网卡，不能满足需求，所以自己简单的改了一下。

一、准备材料

  • MCU：STM32F103ZT6
  • RTThread：5.0.2
  • 工具：RTThread studio
  • 网络芯片：DM9000（FSMC连接）
  • WIFI：ESP8266（uart连接）

二、测试现象

  • 如果默认网卡断开是，无其他网卡联网时，其他网卡重新联网，不会自动切换默认网卡
  • 初始化时，如果默认网卡为初始成功，即时存在能联网的网卡时，也不会切换默认网卡

三、问题原因

遇到问题的时候，我们首先查看一下官方的说明文档: https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/netdev/netdev

找到默认网卡的说明，如下图所示：

从图中不难看出，他只有网卡从 up → down 的时候，才会去切换状态，所以也能解释上面我测试到的现象了

四、解决办法

这里有两个办法可以解决，方式一，直接就该源码；方式二，从新添加相应的处理程序，如下所示：

方式一

程序源码的文件是 rt-thread/components/net/netdev/src/netdev.c,

  1. 先来看一下自动切换网卡的实现方式, 程序如下

    		/* Change to the first link_up network interface device automatically */
    		static void netdev_auto_change_default(struct netdev *netdev)
    		{
    		    struct netdev *new_netdev = RT_NULL;
    		 
    		    if (netdev->flags & NETDEV_FLAG_LINK_UP)
    		    {
    		        if (!(netdev_default->flags & NETDEV_FLAG_LINK_UP))
    		        {
    		            netdev_set_default(netdev);
    		        }
    		        return;
    		    }
    		    if (rt_memcmp(netdev, netdev_default, sizeof(struct netdev)) == 0)
    		    {
    		        new_netdev = netdev_get_first_by_flags(NETDEV_FLAG_LINK_UP);
    		        if (new_netdev)
    		        {
    		            netdev_set_default(new_netdev);
    		        }
    		    }
    		}

    程序中不难看出切换网卡的思路，确实很厉害，代码也比较简洁，所以切换部分的代码没有问题

  2. 调用的自动切换部分的程序

    		/**
    		 * This function will set network interface device status.
    		 * @NOTE it can only be called in the network interface device driver.
    		 *
    		 * @param netdev the network interface device to change
    		 * @param is_up the new status
    		 */
    		void netdev_low_level_set_status(struct netdev *netdev, rt_bool_t is_up)
    		{
    		    if (netdev && netdev_is_up(netdev) != is_up)
    		    {
    		        if (is_up)
    		        {
    		            netdev->flags |= NETDEV_FLAG_UP;
    		        }
    		        else
    		        {
    		            netdev->flags &= ~NETDEV_FLAG_UP;
    		 
    		#ifdef NETDEV_USING_AUTO_DEFAULT
    		            /* change to the first link_up network interface device automatically */
    		            netdev_auto_change_default(netdev);
    		#endif /* NETDEV_USING_AUTO_DEFAULT */
    		        }
    		 
    		        /* execute  network interface device status change callback function */
    		        if (netdev->status_callback)
    		        {
    		            netdev->status_callback(netdev, is_up ? NETDEV_CB_STATUS_UP : NETDEV_CB_STATUS_DOWN);
    		        }
    		    }
    		}
    		 
    		 
    		/**
    		 * This function will set network interface device active link status.
    		 * @NOTE it can only be called in the network interface device driver.
    		 *
    		 * @param netdev the network interface device to change
    		 * @param is_up the new link status
    		 */
    		void netdev_low_level_set_link_status(struct netdev *netdev, rt_bool_t is_up)
    		{
    		    if (netdev && netdev_is_link_up(netdev) != is_up)
    		    {
    		        if (is_up)
    		        {
    		            netdev->flags |= NETDEV_FLAG_LINK_UP;
    		 
    		#ifdef RT_USING_SAL
    		            /* set network interface device flags to internet up */
    		            if (netdev_is_up(netdev) && !ip_addr_isany(&(netdev->ip_addr)))
    		            {
    		                sal_check_netdev_internet_up(netdev);
    		            }
    		#endif /* RT_USING_SAL */
    		        }
    		        else
    		        {
    		            netdev->flags &= ~NETDEV_FLAG_LINK_UP;
    		 
    		            /* set network interface device flags to internet down */
    		            netdev->flags &= ~NETDEV_FLAG_INTERNET_UP;
    		 
    		#ifdef NETDEV_USING_AUTO_DEFAULT
    		            /* change to the first link_up network interface device automatically */
    		            netdev_auto_change_default(netdev);
    		#endif /* NETDEV_USING_AUTO_DEFAULT */
    		        }
    		 
    		        /* execute link status change callback function */
    		        if (netdev->status_callback)
    		        {
    		            netdev->status_callback(netdev, is_up ? NETDEV_CB_STATUS_LINK_UP : NETDEV_CB_STATUS_LINK_DOWN);
    		        }
    		    }
    		}

    从程序中不难看出，它是只有当网络状态为 down 的时候，才去调用切换网络状态函数

  3. 解决办法
    只需要将 netdev_low_level_set_link_status 函数中的调用位移，移除 down 的判断条件即可解决这个问题。这个问题解决很简单，但是为啥会是这样的设计我还没弄明白，也能是开发人员粗心了（按理说不应该），也有可能是另有深意，但是不满足我得需求，所以还是需要更改一下。这里我没有改源程序，而是从新写了一个函数去实现的，具体流程如下

方式二

通过提供的 API 重写了一下默认网卡切换的方法，程序如下

#include <rtthread.h>
/* 当需要网卡操作是，需要包含这两个头文件 */
#include <arpa/inet.h>
#include <netdev.h>
 
#define DBG_TAG "app_net_monitor"
#include <rtdbg.h>
 
typedef struct net_device_info
{
    const char *name;    // 设备名称
    struct netdev *dev;  // 网络设备指针
} net_device_info_t;
 
/* 初始网卡设备，第一个为默认网卡 */
static net_device_info_t net_device[] =
{
        {"e0", RT_NULL},
        {"esp0", RT_NULL}
};
 
/* 默认网卡设备  */
struct netdev *network_default = RT_NULL;
 
rt_uint16_t net_dev_number = sizeof(net_device)/sizeof(net_device_info_t);
 
 
/**
 * @brief 自动更改为第一个link_up网络接口设备
 *
 * @param netdev 网络设备对象
 */
static void network_auto_change_default(struct netdev *netdev)
{
    struct netdev *new_netdev = RT_NULL;
 
    if (netdev->flags & NETDEV_FLAG_LINK_UP)
    {
        if (!(network_default->flags & NETDEV_FLAG_LINK_UP))
        {
            netdev_set_default(netdev);
            network_default = netdev;
        }
        return;
    }
    if (rt_memcmp(netdev, network_default, sizeof(struct netdev)) == 0)
    {
        new_netdev = netdev_get_first_by_flags(NETDEV_FLAG_LINK_UP);
        if (new_netdev)
        {
            netdev_set_default(new_netdev);
            network_default = new_netdev;
        }
    }
}
 
 
/**
 * @brief 网络设备状态回调函数
 *
 * @param netdev 网络设备对象
 * @param type 网络状态类型
 */
void network_status_callback(struct netdev *netdev, enum netdev_cb_type type)
{
    switch (type)
    {
    /* 网络断开 */
    case NETDEV_CB_STATUS_LINK_DOWN:
        network_auto_change_default(netdev);
        break;
 
    /* 网络连接 */
    case NETDEV_CB_STATUS_INTERNET_UP:
        network_auto_change_default(netdev);
        break;
 
    default:
        break;
    }
}
 
/**
 * @brief 返回设备联网状态
 *
 * @return RT_EOK 表示网络连接
 */
rt_bool_t network_is_up()
{
    return netdev_is_link_up(network_default);
}
 
/**
 * @brief 初始化自动网卡设置
 *
 */
static int app_network_init(void)
{
 
    for (int i = 0; i < net_dev_number; i++)
    {
        /* 获取网卡设备 */
        net_device[i].dev = netdev_get_by_name(net_device[i].name);
        if (net_device[i].dev == RT_NULL)
        {
            LOG_E("not find network interface device name(%s).\n", net_device[i].name);
            continue;
        }
 
        /* 设置网络设备状态变化的回调函数 */
        netdev_set_status_callback(net_device[i].dev, network_status_callback);
 
        /* 设置一个默认网卡  */
        if (network_default == RT_NULL)
        {
            network_default = net_device[i].dev;
            netdev_set_default(network_default);
        }
 
    }
 
    return RT_EOK;
}
 
INIT_APP_EXPORT(app_network_init);
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