跟思兼学Klipper(32)：修复 CrealityOS IP 地址经常改变的问题
前言
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使用 K1C 时有个问题，过个一天或者一段时间再开机它的IP地址会发生改变，很是恼人。本文试图探究可能的原因及多种解决方法。
软硬件测试环境：
- Creality K1C 3D 打印机
- CrealityOS，以下简称CoS
本文涉及的内容：
- DHCP 基础知识
1、常见解决方法
-
使用 mdns
CoS会启动一个精简版的 mdns 服务，地址为 [hostname].local，不论设备 IP 地址如何改变，此域名不变。目前测试 OrcaSlicer、MobaXterm 可以使用，但是网页打不开也 ping 不通。
-
绑定 MAC 地址
在路由器中，将设备网卡 MAC 地址和指定 IP 地址绑定。但是有些朋友没有路由器管理权。
-
设置静态 IP 地址
在设备上设置静态 IP 地址而非从 DHCP 服务器上自动获取 IP 地址，但是存在设备地址冲突的可能，同时更换不同网段的网络时会出问题。
2、可能的原因
查看 CoS 相关服务，/etc/init.d/S44wifi_bcm_up ——> /usr/bin/wifi_up.sh ，可以看到 CoS 使用 udhcpc -i wlan0 -x hostname:$(hostname) & 来从 DHCP 服务器处获取网络配置。我默认由 BusyBox 自带的 udhcpc 背锅，怀疑没有正确续约。当然之前也怀疑过无线网卡 MAC 地址变化导致，观察后排除。
3、可能的解决方法：使用 dhclient 取代 udhcpc
前提：需要启用 root 后安装 chs，并安装 entware 软件仓库
# 安装 dhclient
sed -i.bak 's|https\?://bin.entware.net|http://mirrors.cernet.edu.cn/entware|g' /opt/etc/opkg.conf
opkg update
opkg install isc-dhcp-client-ipv4
# 创建租约文件及 resolv.conf 软链接
mkdir /opt/var/db/ && touch /opt/var/db/dhclient.leases
ln -sf /etc/resolv.conf /opt/etc/resolv.conf
# 修改默认 dhcp 客户端程序
# 注释 udhcpc -i wlan0 -x hostname:$(hostname) &
# 在其下添加一行：/opt/sbin/dhclient -nw -v --no-pid wlan0
sed -i '/hostname:/s/^/# /' /usr/bin/wifi_up.sh
sed -i '/hostname:/a \ /opt/sbin/dhclient -nw --no-pid wlan0' /usr/bin/wifi_up.sh
# 重启生效
4、与 DHCP 服务器交互过程
root@K1Max-5BC9 /root [#] dhclient -v wlan0
Internet Systems Consortium DHCP Client 4.4.3-P1
Copyright 2004-2022 Internet Systems Consortium.
All rights reserved.
For info, please visit https://www.isc.org/software/dhcp/
Listening on LPF/wlan0/fc:ee:28:01:5b:c9
Sending on LPF/wlan0/fc:ee:28:01:5b:c9
Sending on Socket/fallback
# Client：DHCP 发现
DHCPDISCOVER on wlan0 to 255.255.255.255 port 67 interval 6
# Server： DHCP 提供
DHCPOFFER of 192.168.0.118 from 192.168.0.1
# Client： DHCP 请求/续租
DHCPREQUEST for 192.168.0.118 on wlan0 to 255.255.255.255 port 67
# Server： DHCP 确认
DHCPACK of 192.168.0.118 from 192.168.0.1
bound to 192.168.0.118 -- renewal in 3173 seconds.
udhcpc 是一个简单的 DHCP 客户端，用于在 Unix-like 系统上自动获取网络配置。以下是 udhcpc 续租 IP 地址的基本步骤和原理：
- DHCP 发现（DHCPDISCOVER）：
- 当 udhcpc 启动时，它会发送一个 DHCPDISCOVER 广播消息，以发现网络上可用的 DHCP 服务器。
- DHCP 提供（DHCPOFFER）：
- DHCP 服务器收到 DHCPDISCOVER 消息后，会发送一个 DHCPOFFER 消息，提供给客户端一个 IP 地址和其他网络配置信息。
- DHCP 请求（DHCPREQUEST）：
- udhcpc 收到 DHCPOFFER 消息后，会发送 DHCPREQUEST 消息，请求分配提供的 IP 地址。
- DHCP 确认（DHCPACK）：
- 如果 DHCP 服务器确认请求，它会发送一个 DHCPACK 消息，正式分配 IP 地址和相关配置。
- 续租（DHCPREQUEST）：
- 在租期过半（通常为50%）时，udhcpc 会自动发送 DHCPREQUEST 消息给之前分配 IP 地址的 DHCP 服务器，请求续租当前的 IP 地址。
- 续租成功或失败：
- 如果 DHCP 服务器响应 DHCPACK，表示续租成功，租期将被重置。
- 如果 DHCP 服务器响应 DHCPNACK，表示续租失败，udhcpc 将重新发送 DHCPDISCOVER 消息以获取新的 IP 地址。
- 租期结束：
- 如果在租期结束前没有收到 DHCP 服务器的响应，udhcpc 将放弃当前 IP 地址，并重新进入 DHCP 发现阶段。
- 释放 IP 地址（DHCPRELEASE）：
- 如果用户希望主动放弃 IP 地址，udhcpc 可以发送 DHCPRELEASE 消息给 DHCP 服务器，释放当前的 IP 地址。
udhcpc 的续租行为通常是自动的，不需要用户干预。但是，用户可以通过配置文件或命令行参数来调整续租行为，例如设置租期长度或禁用自动续租。
如果您发现 udhcpc 没有续租 IP 地址，可能的原因包括：
- DHCP 服务器没有响应续租请求。
- 网络配置问题导致 udhcpc 无法与 DHCP 服务器通信。
- udhcpc 配置错误或版本问题。
- 系统防火墙或安全设置阻止了 DHCP 通信。
【以上内容部分由 kimi 生成】
5、leases 租约文件内容
root@K1Max-5BC9 /root [#] cat /opt/var/db/dhclient.leases
lease {
interface "wlan0";
fixed-address 192.168.0.118;
option subnet-mask 255.255.255.0;
option routers 192.168.0.1;
option dhcp-lease-time 7200;
option dhcp-message-type 5;
option domain-name-servers 223.5.5.5,114.114.114.114;
option dhcp-server-identifier 192.168.0.1;
renew 5 2024/06/14 00:55:30;
rebind 5 2024/06/14 01:50:31;
expire 5 2024/06/14 02:05:31;
}
renew、rebind 和 expire 概念介绍
由上面内容可知路由器的 DHCP 服务租约时长为 7200s，即 2h。
在DHCP（动态主机配置协议）中，renew、rebind和expire是与IP地址租期管理相关的三个概念，它们的含义如下：
- renew：当DHCP客户端的IP地址租期达到50%时，会自动以单播的方式向DHCP服务器发送
DHCP REQUEST报文，请求更新IP地址租期。如果收到DHCP服务器回应的DHCP ACK报文，则租期更新成功（即租期从0开始计算）；如果收到DHCP NAK报文，则重新发送DHCP DISCOVER报文请求新的IP地址。 - rebind：当DHCP客户端的IP地址租期达到87.5%时，如果仍未收到DHCP服务器的应答，DHCP客户端会自动以广播的方式向DHCP服务器发送
DHCP REQUEST报文，请求更新IP地址租期。如果收到DHCP服务器回应的DHCP ACK报文，则租期更新成功（即租期从0开始计算）；如果收到DHCP NAK报文，则重新发送DHCP DISCOVER报文请求新的IP地址。 - expire：如果DHCP客户端的IP地址租期到期时都没有收到服务器的回应，客户端将停止使用此IP地址，并重新发送
DHCP DISCOVER报文请求新的IP地址。
renew和rebind都是DHCP（动态主机配置协议）中的概念，它们的主要区别在于触发的时间和发送的目标服务器不同。
renew报文是在DHCP客户端的IP地址租期达到50%时触发的，此时客户端会以单播的方式向最初提供IP地址的DHCP服务器发送renew报文，请求延长IP地址的租期。如果客户端在租期的50%时发送了renew报文，但没有收到服务器的响应，那么它将在租期的87.5%时触发rebind报文。
rebind报文是在renew报文没有得到响应的情况下触发的，客户端会以广播的方式向任何可用的DHCP服务器发送rebind报文，请求延长IP地址的租期。
总的来说，renew报文是在租期的中期发送给特定的服务器，而rebind报文是在renew报文没有得到响应时发送给所有可用的服务器。这样可以确保客户端在IP地址租期到期之前能够及时续租，避免IP地址被收回。
【以上内容部分由 豆包 生成】
Bonus
entware 的路径问题
我们发现 opkg 安装的软件包都在 /opt 目录，配置文件亦如是，导致很多软件从 /etc 载入默认配置时报错。考虑和 entware 有关
查看 Creality-Helper-Script/files/entware/generic.sh 可知如下：
ln -nsf /usr/data/opt /opt
# echo '#!/bin/sh\n/opt/etc/init.d/rc.unslung "$1"' > /etc/init.d/S50unslung
# 这里有错误，应该为如下内容：
echo -e '#!/bin/sh\n/opt/etc/init.d/rc.unslung "$1"' > /etc/init.d/S50unslung
ln -sf /etc/localtime /opt/etc/localtime
ln -sf /etc/resolv.conf /opt/etc/resolv.conf
# 目录则是额外 -n 参数
其他调试命令
# 时区设置：/etc/localtime
# 搜索并关闭进程
ps aux |grep udhcpc
kill [pid]
# 测试 DNS 解析
nslookup example.com
