AutoIP 的嵌入式應用

背景

開發的產品需要增加 AutoIP 功能，具體要求如下：

1. 當設置爲 DHCP 時，如果 DHCP 獲取或續約失敗，則啓用 AutoIP 獲取 IP 地址

2. AutoIP 期間，DHCP 一旦成功則切換到 DHCP 獲得的 IP 地址

介紹 Zeroconf

Zeroconf 全稱爲 Zero configuration networking，提出者是 Apple 公司，中文名則爲零配置網絡規範，是一種用於自動生成可用 IP 地址的網絡技術，不需要額外的手動配置和專屬的配置服務器

“零配置網絡服務”的目標，是讓非專業用戶也能便捷的連接各種網絡設備，例如計算機、打印機等。整個搭建網絡的過程都是通過程序自動化完成
如果沒有 Zeroconf，用戶必須手動配置一些服務，例如 DHCP、DNS、計算機網絡的其它設置等。這些對非技術用戶和新用戶們來說是很難的事情

很多 Linux 發行版都默認安裝該服務，當系統無法連接 DHCP server 的時候，就會嘗試通過 Zeroconf 來獲取 IP

舉個例子：
用戶擁有一臺 Apple TV 和一臺 iPhone X，它們只要都連入到同一個無線局域網內，iPhone X 就會自動找出 Apple TV，那麼在播放音樂或者視頻的時候，用戶只要點擊推送，就可以將音樂和視頻推送到 Apple TV 上播放

Zeroconf 既然是協議，因此對應的是各種產品的實現，現在最主要的實現是 Apple 公司的 Bonjour 和開源的 Avahi

介紹 Avahi

Avahi 是 Zeroconf 規範的開源實現，基本是使用在 Linux 和 FreeBSD 上。包含了一整套多播 DNS(multicast DNS)/DNS-SD 網絡服務的實現，使用的發佈授權是 LGPL。在程序接口上，它使用 DNSD 與 Apple 的 Bonjour 進行兼容，方便原來使用 Bonjour 的產品進行遷移
目前在絕大多數的 Linux 發行版本中，都將 Avahi 作爲系統啓動進程，並且大量的服務也依賴於avahi
Avahi 也是用純 C 編寫的，同樣也可以使用諸如 Java 語言去調用

Avahi 允許程序在不需要進行手動配置網絡的情況下，在一個本地網絡中發佈和獲知各種服務和主機。例如，當某用戶把他的計算機接入到某個局域網時，如果他的計算機運行有 Avahi 服務，則 Avahi 程序就會自動廣播，從而發現網絡中可用的打印機、共享文件和可相互聊天的其他用戶

接下來介紹在嵌入式怎麼使用 Avahi …

軟件包

下載所需的軟件包，avahi 需要依賴：

1. expat，用於解析 XML 文件的 ( --with-xml=expat )
2. libdaemon，編譯 avahi 必須的包，用於支持 avahi-daemon ( --enable-libdaemon )

http://distfiles.macports.org/expat/expat-2.1.0.tar.gz
http://distfiles.macports.org/libdaemon/libdaemon-0.14.tar.gz
http://distfiles.macports.org/avahi/avahi-0.6.31.tar.gz

例如，按照下圖的文件組織結構擺放好，編譯生成的頭文件和庫文件設定存放在 out 目錄

交叉編譯

先來看 expat，Makefile 如下，配置自己的交叉工具鏈，沒什麼需要特別注意的

export CROSS_COMPILE ?= arm-linux-
export CC      := $(CROSS_COMPILE)gcc
export CXX     := $(CROSS_COMPILE)g++
export AR      := $(CROSS_COMPILE)ar
export RANLIB  := $(CROSS_COMPILE)ranlib
export LD      := $(CROSS_COMPILE)ld
export STRIP   := $(CROSS_COMPILE)strip
export OBJCOPY := $(CROSS_COMPILE)objcopy
NAME = expat-2.1.0
PREFIX_DIR = $(shell pwd)/../out
default: clean
	make install
clean:
	rm -rf $(NAME)
unpack: clean
	tar xzvf $(NAME).tar.gz
config: unpack
	cd $(NAME) && ./configure\
		--host=arm-linux\
		--build=i686-linux\
		--prefix=$(PREFIX_DIR)
build: config
	make -C $(NAME)
install: build
	make -C $(NAME) install

其次是 libdaemon

export CROSS_COMPILE ?= arm-linux-
export CC      := $(CROSS_COMPILE)gcc
export CXX     := $(CROSS_COMPILE)g++
export AR      := $(CROSS_COMPILE)ar
export RANLIB  := $(CROSS_COMPILE)ranlib
export LD      := $(CROSS_COMPILE)ld
export STRIP   := $(CROSS_COMPILE)strip
export OBJCOPY := $(CROSS_COMPILE)objcopy
NAME = libdaemon-0.14
PREFIX_DIR = $(shell pwd)/../out
default: clean
	make install
clean:
	rm -rf $(NAME)
unpack: clean
	tar xzvf $(NAME).tar.gz
config: unpack
	echo "ac_cv_func_setpgrp_void=yes" > $(NAME)/config.cache
	cd $(NAME) && ./configure\
		--host=arm-linux\
		--build=i686-linux\
		--config-cache\
		--prefix=$(PREFIX_DIR)\
		--disable-lynx
build: config
	make -C $(NAME)
install: build
	make -C $(NAME) install

再到 avahi，需要注意的是第 49 行，要加上prefix=""纔行，否則運行不起來
運行 avahi 進程的時候，需要一個配置文件叫 avahi-autoipd.action
prefix=""表示配置文件的路徑是在 /etc/avahi/avahi-autoipd.action

export CROSS_COMPILE ?= arm-linux-
export CC      := $(CROSS_COMPILE)gcc
export CXX     := $(CROSS_COMPILE)g++
export AR      := $(CROSS_COMPILE)ar
export RANLIB  := $(CROSS_COMPILE)ranlib
export LD      := $(CROSS_COMPILE)ld
export STRIP   := $(CROSS_COMPILE)strip
export OBJCOPY := $(CROSS_COMPILE)objcopy
NAME = avahi-0.6.31
PREFIX_DIR = $(shell pwd)/../out
default: clean
	make install
clean:
	rm -rf $(NAME)
unpack:
	tar xzvf $(NAME).tar.gz
config: unpack
	cd $(NAME) && ./configure\
		--host=arm-linux\
		--build=i686-linux\
		--prefix=$(PREFIX_DIR)\
		--disable-dbus\
		--disable-gdbm\
		--disable-glib\
		--disable-gobject\
		--disable-gtk\
		--disable-gtk3\
		--disable-manpages\
		--disable-monodoc\
		--disable-python\
		--disable-qt3\
		--disable-qt4\
		--enable-libdaemon\
		--with-distro=none\
		--with-xml=expat\
		--with-avahi-user=root\
		--with-avahi-group=root\
		--with-autoipd-user=root\
		--with-autoipd-group=root\
		CC=$(CC)\
		CXX=$(CXX)\
		LD=$(LD)\
		RANLIB=$(RANLIB)\
		CFLAGS="-I$(PREFIX_DIR)/include"\
		CXXFLAGS="-I$(PREFIX_DIR)/include"\
		LDFLAGS="-L$(PREFIX_DIR)/lib"\
		PKG_CONFIG_PATH="$(PREFIX_DIR)/lib/pkgconfig"
build: config
	make -C $(NAME) prefix=""
install: build
	make -C $(NAME) install

最後到最外層的 Makefile，統攬全局，只需在最外層敲一個make就可以編譯完

PREFIX_DIR = $(shell pwd)/out
default: clean
	test -z $(PREFIX_DIR) || mkdir -p $(PREFIX_DIR)
	make -C expat
	make -C libdaemon
	make -C avahi
clean:
	make -C expat clean
	make -C libdaemon clean
	make -C avahi clean

準備環境

一塊開發板、一個交換機、一個路由器，按下圖連接好

爲了能快速驗證 autoip 的功能，我們把路由器的 DHCP 租約時間設置爲最小，本實驗所用路由器最小租約時間是 2 分鐘
正常的時候，PC 和開發板都是可以上外網的，當然也可以互相 ping 通

正常時 PC 的 IP 信息如下

正常時開發板的 IP 信息如下

實驗

把 out/lib 目錄的動態庫文件拷貝到開發板的 /lib 目錄

把 out/sbin 目錄的可執行文件拷貝到開發板的 /sbin 目錄

在開發板運行avahi-autoipd -h查看幫助文檔可知，需要一個腳本

把 out/etc/avahi 目錄的配置文件 avahi-autoipd.action 拷貝到開發板的 /etc/avahi 目錄

運行 avahi-autoipd，命令是：
/sbin/avahi-autoipd -D eth0 --script=/etc/avahi/avahi-autoipd.action

這時候，拔掉上面連接圖的紅色這根網線，然後等待 2 分鐘左右，開發板會去請求 DHCP 續租，但是網線已被我們拔掉，請求已經達到不了路由器這邊了，所以這時候 autoip 會自動獲取一個 169.254.xxx.xxx 的地址，ifconfig 看到的地址信息如下圖

再看 PC 這邊的地址信息，因爲 PC 本身就內置了 Zeroconf 協議的實現，所以 PC 也會拿到一個 169.254.xxx.xxx 的地址，如下圖

此時，PC 和 開發板之間依然可以進行通信，因爲他們還在一個局域網裏頭

參考資料

https://www.xuebuyuan.com/3195396.html