Openwrt中ppp撥號總結

前段時間做完一個是視頻數據傳輸終端，使用4G模塊撥號，接上攝像頭，當一個路由器來傳輸視頻信號；以及本身會帶一些遠程管理功能；當然這不是本文的重點；在此僅重點介紹4G撥號相關的內容，因爲從開發到上線到量產過程中，撥號穩定性一直是一個考驗；

設備使用的是openwrt系統，Ulong9300 LTE模塊，MiniPcie接口，其實就是usb；

首先介紹幾個相關的工具：

comgt：主要是發送AT指令以及讀取結果，非常輕量級，一個.c文件，支持多種語法，可以自行編寫配置腳本

pppd：3g ppp 協議撥號 工具，使用配置文件配置撥號參數：如APN，用戶名，斷線檢測週期等等

usbserial： usb轉tty驅動

option： usb轉tty驅動

Ndis： LTE撥號專有驅動，與usbserial虛擬成串口不同，ndis虛擬成網口，可以獲得更高的速率

下面根據使用流程一個一個做相關詳細介紹：

驅動：如果使用usbserial驅動，Linux Kernel自帶，無需配置，直接install即可；Option驅動同樣；

           使用ndis驅動，需要LTE模塊廠家提供相關的驅動包，以及應用層撥號程序

pppd參數：主要是APN和Dialnumber，用戶名和密碼一般不需要；APN及Dialnumber 可以諮詢運營商，每個運營商固定的，不過地區不同也可能存在差別，尤其是現在IOT的M2M卡，專用卡等等。

            可以通過SIM卡ICCID來判斷運營商類別，然後設定相關的APN和Dialnumber。參考comgt腳本如下：

:cimi
 waitquiet 1 0.2
 send "AT+CIMI^m"
 waitfor 3 "46000" "46002" "46007" "46001" "46006" "46003" "46005" "46011"
 if % = -1 goto err
 if % = 0 goto cmnet
 if % = 1 goto cmnet
 if % = 2 goto cmnet
 if % = 3 goto net3g
 if % = 4 goto net3g
 if % = 5 goto ctlte
 if % = 6 goto ctlte
 if % = 7 goto ctlte
 # default
 goto webset
:err
 exit 1
:cmnet
 send "AT+CGDCONT=1,\"IP\",\"CMNET\"^m"
 print "CMNET\n"
 goto waitret
:net3g
 send "AT+CGDCONT=1,\"IP\",\"3GNET\"^m"
 print "3GNET\n"
 goto waitret
:ctlte
 send "AT+CGDCONT=1,\"IP\",\"CTLTE\"^m"
 print "CTLTE\n"
:waitret

openwrt撥號機制：

1. hotplug，探測到lte usb拔插，系統通過hotplug自動調用pppd
2. pppd設定配置，由procd進程來管理，自動啓動
3. pppd主要撥號腳本爲3g.sh，參考內容爲：

   #!/bin/sh
   
   [ -n "$INCLUDE_ONLY" ] || {
   	NOT_INCLUDED=1
   	INCLUDE_ONLY=1
   
   	. ../netifd-proto.sh
   	. ./ppp.sh
   	init_proto "$@"
   }
   
   proto_3g_init_config() {
   	no_device=1
   	available=1
   	ppp_generic_init_config
   	proto_config_add_string "device:device"
   	proto_config_add_string "apn"
   	proto_config_add_string "service"
   	proto_config_add_string "pincode"
   	proto_config_add_string "dialnumber"
   	proto_config_add_string "username"
   	proto_config_add_string "password"
   	proto_config_add_string "at_port"
   	proto_config_add_string "private_dial"
   }
   
   proto_3g_setup() {
   	local interface="$1"
   	local chatcfg
   。。。發送一些AT指令，如查詢SIM卡，信號質量，註冊的網絡等等，反正目的是爲了查詢保證撥號的條件 。。。	
   ppp_generic_setup "$interface" \
   		noaccomp \
   		${username:+user "$username" password "$password"} \
   		nopcomp \
   		novj \
   		nobsdcomp \
   		noauth \
   		lock \
   		modem \
   		crtscts \
   		115200 "$device"
   	return 0
   }
   
   proto_3g_teardown() {
   	proto_kill_command "$interface"
   }
   
   [ -z "NOT_INCLUDED" ] || add_protocol 3g
   

4. 撥號成功後調用腳本ppp-up

   #!/bin/sh
   PPP_IPPARAM="$6"
   
   . /lib/netifd/netifd-proto.sh
   
   echo -n > /tmp/dialcount
   touch /tmp/dialok
   
   proto_init_update "$IFNAME" 1 1
   proto_set_keep 1
   [ -n "$PPP_IPPARAM" ] && {
   	[ -n "$IPLOCAL" ] && proto_add_ipv4_address "$IPLOCAL" 32 "" "${IPREMOTE:-2.2.2.2}"
   	[ -n "$IPREMOTE" ] && proto_add_ipv4_route 0.0.0.0 0 "$IPREMOTE"
   	[ -n "$LLLOCAL" ] && proto_add_ipv6_address "$LLLOCAL" 128
   	[ -n "$DNS1" ] && proto_add_dns_server "$DNS1"
   	[ -n "$DNS2" -a "$DNS1" != "$DNS2" ] && proto_add_dns_server "$DNS2"
   }
   proto_send_update "$PPP_IPPARAM"
   
   [ -d /etc/ppp/ip-up.d ] && {
   	for SCRIPT in /etc/ppp/ip-up.d/*
   	do
   		[ -x "$SCRIPT" ] && "$SCRIPT" "$@"
   	done
   }
   
   if [ -n "$AUTOIPV6" ]; then
   	json_init
   	json_add_string name "${PPP_IPPARAM}_6"
   	json_add_string ifname "@$PPP_IPPARAM"
   	json_add_string proto "dhcpv6"
   	json_close_object
   	ubus call network add_dynamic "$(json_dump)"
   fi
   

   主要是設定主路由表並通知相關模塊；可以自行創建dialok等文件表示撥號成功，不需要再特別去查詢；這樣簡單方便；當然失敗時需要自行刪除文件。
5. 撥號由成功到失敗時運行腳本ppp-down

   #!/bin/sh
   PPP_IPPARAM="$6"
   
   . /lib/netifd/netifd-proto.sh
   
   rm -f /tmp/dialok
   echo "$(date)- ppp down ###" >> /tmp/at_failed_ret
   
   proto_init_update "$IFNAME" 0
   proto_send_update "$PPP_IPPARAM"
   
   [ -d /etc/ppp/ip-down.d ] && {
   	for SCRIPT in /etc/ppp/ip-down.d/*
   	do
   		[ -x "$SCRIPT" ] && "$SCRIPT" "$@"
   	done
   }
   

以上爲一次撥號流程；那麼如何保證24小時在線？就需要另外一套機制來保證；最簡單的就是輪詢了

openwrt 自帶crond，PC上使用廣泛的任務輪詢調度模塊，可以配置在幾點幾分周幾，間隔多久運行什麼程序，非常靈活；

本文設定每5分鐘檢測一次；檢測腳本如下：

#!/bin/sh

resetmodule()
{
	echo Init > /tmp/sim-info
    echo 0 > /tmp/sig
    echo 1 > /sys/class/leds/modrst/brightness
	echo "$(date)-repower-4g-module" >> /tmp/repower-4g-module
	echo "$(date)-repower-4g-module" >> /tmp/at_failed_ret
    sleep 5
    echo 0 > /sys/class/leds/modrst/brightness
}

checkat()
{
	# other process has do at-cmd
	local num="$(ps |grep /etc/gcom |wc -l)"
	[ $num -gt 1 ] && return 1
	gcom -d "$1" -s /etc/gcom/checkpin.gcom > /tmp/sim-info

	num="$(ps |grep /etc/gcom |wc -l)"
	[ $num -gt 1 ] && return 1
	gcom -d "$1" -s /etc/gcom/getstrength.gcom > /tmp/sig

	num="$(ps |grep /etc/gcom |wc -l)"
	[ $num -gt 1 ] && return 1
	gcom -d "$1" -s /etc/gcom/check_status.gcom > /tmp/module_status_file

	if cat /tmp/sim-info | grep -qi 'Ready'; then
		[ ! -e "/tmp/sim_ready" ] && touch /tmp/sim_ready
		# no dialing ; no 3g-ppp; sim-card ok
		ifconfig 3g-ppp | grep -qi 'inet addr:' || /sbin/ifup ppp
	elif ifconfig 3g-ppp | grep -qi 'inet addr:'; then
		# no dialing; 3g-ppp ok' ; sim-card error;  detecting error
		echo Ready > /tmp/sim-info
		[ ! -e "/tmp/sim_ready" ] && touch /tmp/sim_ready
	else
		logger -t ltecheck "Check:SIM-error and ppp failed"
		echo "$(date)-SIM-error and ppp dial failed" >> /tmp/at_failed_ret
		cat /tmp/module_status_file >> /tmp/at_failed_ret
		rm -f /tmp/dialok
	fi
}

rm -rf /tmp/gcom*
# ttyUSBx is not exist
[ ! -e "$1" ] && return 1
[ ! -e "/tmp/cfuncount" ] && echo -n > /tmp/cfuncount
[ ! -e "/tmp/dialcount" ] && echo -n > /tmp/dialcount
[ ! -e "/tmp/at_failed_ret" ] && echo -n > /tmp/at_failed_ret

num="$(cat /tmp/at_failed_ret | wc -l)"
if [ $num -ge 800 ]; then
	echo -n > /tmp/at_failed_ret
fi

if [ -e "/tmp/dialok" ]; then
	checkat "$1"
	echo -n > /tmp/dialcount
	echo -n > /tmp/cfuncount
else
	ifdown ppp
	sleep 5
	num="$(cat /tmp/cfuncount | wc -l)"
	if [ $num -ge 3 ]; then
		logger -t ltecheck "cfuncount>3,to reset module"
		#cfun=0
		gcom -d "$1" -s /etc/gcom/clearcfun.gcom
		echo -n > /tmp/dialcount
		echo -n > /tmp/cfuncount
		resetmodule
		sleep 20
		ifup ppp
	else
		num="$(cat /tmp/dialcount | wc -l)"
		if [ $num -ge 5 ]; then
			logger -t ltecheck "dialcount>5,to reset cfun"
			gcom -d "$1" -s /etc/gcom/clearcfun.gcom
			gcom -d "$1" -s /etc/gcom/setcfun.gcom
			echo "$(date)-cfun-reset" >> /tmp/cfuncount
			echo "$(date)-cfun-reset" >> /tmp/at_failed_ret
			echo -n > /tmp/dialcount
			ifup ppp
		else
			logger -t ltecheck "$(date) ppp redial"
			echo "$(date) ppp redial" >> /tmp/at_failed_ret
	        cat /tmp/module_status_file >> /tmp/at_failed_ret
			ifup ppp
		fi
	fi
fi

主要流程爲：

首先檢測dialok文件（由ppp-up創建）在不在，再繼續查詢AT，當然AT有可能查詢失敗，AT結果寫入tmp文件

然後判斷文件或文件內容，此處文件不一定可靠，因爲是人爲創建的，如果考慮的不全，文件該清除的時候沒清楚，該創建的時候沒創建的情況也是有的；因此文件不對時，再查詢一次系統實際情況，如ifconfig等，然後比較，即可判斷出實際情況；

關於resetmodule，爲什麼要reset模塊，因此模塊裏面也是系統也有程序，也是人寫的；而且網絡環境非常複雜，尤其在中國，因此模塊也有一定機率出錯，表現情況就是：AT一直失敗，撥號一直不成功等；此時，就需要reset模塊；一般來說有兩種方法，軟復位：設置CFUN，所有模塊通用；硬復位：通過控制模塊復位腳，需要硬件預先設計；

復位之後，模塊重啓，openwrt會自動檢測到模塊接入，然後執行撥號流程，如果沒有，那麼crond輪詢程序在超時後也會主動檢測一次；

理論上，crond可以保證永遠撥號；crond自身做的工作很少，其穩定性可以保證；

到此，基本介紹完畢；

後續可能的優化：不使用hotplug機制，不使用procd自動調用機制，純粹依靠crond來輪詢執行；雖然撥號過程慢一些，但穩定性更加的得到提升；