OpenWrt 基础软件模块之netifd

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-12-15 02:26 591阅读 0赞

## OpenWrt 基础软件模块之netifd ##

> Openwrt 支持模块化编程，增加新功能非常简单。但是一些通用的基础模块必须包含,他们是OpenWrt核心。  
> 如：实用基础库libubox、系统总线ubus、网络接口管理模块netifd、核心工具模块ubox、服务管理模块procd。

### 网络接口管理模块netifd ###

> netifd（network interface daemon）是一个管理网络接口和路由功能的后台进程，是一 个使用 C 语言编写的带有 RPC 能力的精灵进程，它和内核系统通信采用 Netlink 接口来操 作，采用 ubus 总线来提供 RPC，这样比直接使用 Linux 内核的管理接口更方便。
> 
> Netlink 是 Linux 操作系统内核和用户空间的通信机制，通常用于在内核和用户空间进 程之间传输数据。它由针对用户空间的标准 socket 接口和内核空间的内部 API 模块组成。 RFC 3549 对 Netlink 有详细的介绍。
> 
> netifd 也提供接口来提供扩展功能。netifd 不需要 shell 脚本就可以设置静态 IP 配置。对于其他的 IP 设置()例如(PPPoE 或 DHCP)就需要一系列的 shell 脚本来处理协议实现。

### netifd基本框架 ###

netifd 主要包含设备和接口对象。一个设备代表着一个 Linux 物理接口或者一个虚拟链路接口，例如 eth0 或 ppp 接口。任何需要关注设备状态的对象就注册为设备用户（device\_user），当设备状态发生改变时就会通过回调函数来通知设备用户。当最后一个设备用户移除时，设备自己就立即释放。

我们配置一个网络接口通常都要完成下面三类工作：

1.  MAC地址、设备MTU、协商速率等L2属性，这些都是直接操作实际网络设备的。
2.  IP地址、路由（包括应用层的DNS）等L3属性。
3.  设置特定接入方式，如静态IP、DHCP、PPPoE等。设置完成后可能需要更新L3的属性。

我们可以通过上述思路来理解netifd的设计 ：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6bGFybQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

拿我们最常用的路由器来讲，作为路由器的使用者我们只关心要配置interface层的哪个接口（LAN口、WAN口？），以及配置成怎样的上网方式。使用netifd配置网络，也是以interface为中心：创建一个interface并指明其依赖的实际网络设备（device），及其绑定的上网方式（proto handler），就完成了一个网络接口的配置并可使其开始工作。当网络状态发生变化时，这三者之间也能相互通知（事件通知或引用计数）以完成自身状态的转换。  
例如，在/etc/config/network中对WAN口的配置如下 ：

config interface 'wan'
        option ifname 'eth0'
        option proto 'static'
        option mtu '1500'
        option auto '1'
        option netmask '255.255.255.0'
        option ipaddr '192.168.1.100'   
        option gateway '192.168.1.1'
        option dns '8.8.8.8'

Netifd通过读取上述配置，来创建出一个名为”WAN”的interface实例并将其中与interface相关的配置项应用到这个新创建的实例中。同时，如果其指定依赖的设备（ifname）不存在，就通过配置中与device相关的配置项创建一个新的device，并确定二者的依赖（引用）关系。由于proto handler中每一种proto的工作方式是确定的，不依赖于任何配置，因此在netifd启动时就会初始化好所有的proto handler，因而要求配置中的proto一项必须是在netifd中已存在的proto handler的名字。  
也可以单独用一个uci section来保存device的配置信息，让netifd先把device创建好。

### 设备层（Device） ###

Device是指链路层的设备，在netifd中就特指链路层的网络设备。Netifd中每个设备都用一个struct device\_type结构的实例来表示。

设备也可以引用其他设备，这是用于管理各种设备，例如网桥或虚拟局域网（Virtual Local Area Network，VLAN）。这样将不用对各种设备进行区别对待，但需要通过热插拔来增加更多的成员接口，这在管理网桥设备时非常有用。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">设备类型</th> 
   <th align="left">含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">simple_device_type</td> 
   <td align="left">简单设备</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">bridge_device_type</td> 
   <td align="left">网桥设备，网桥设备可以包含多个简单设备</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">tunnel_device_type</td> 
   <td align="left">隧道设备，例如在以太网上封装 GRE 报文</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">macvlan_device_type</td> 
   <td align="left">一个物理网卡上创建另外一个 MAC 地址的网卡，即在真实的物理网卡上再虚拟出来一个网卡</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">vlandev_device_type</td> 
   <td align="left">一个物理网卡通过 VLAN ID 来划分为多个网卡</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

创建好一个设备后，如果要引用这个设备，就要注册一个device\_user，像上面说的，device的user一般是interface，但也有device之间相互引用的情况，例如bridge member和bridge的关系。向device注册和注销device\_user的函数为device\_add\_user(user, dev)和device\_remove\_user(user)。

#### Device user ####

/* * device dependency with callbacks */
    struct device_user { 
        struct list_head list;
    
        bool claimed;
        bool hotplug;
        bool alias;
    
        struct device *dev;
        void (*cb)(struct device_user *, enum device_event);
    };

各个成员的含义：  
**list**：该user引用的deivce的user链表节点。  
**claimed**：相当于引用计数，由于一个user实例只能作为某一个device的user，因此设为BOOL类型。一个user在绑定了device后，还要通过device\_claim才算真正使用了device。这样就允许引用和生效可以不同时进行，例如要等热插拔设备存在时才能启动interface。与claim相反的操作为device\_release()。  
**hotplug**：标识bridge下动态添加的、以及调ubus call network.interface add\_device的设备。  
**alias**：用来标记将该user加到device的users链表还是aliases链表。  
**dev**：该user引用的device对象指针。  
**cb()**：当device状态发生变化时，会调用该cb()函数以事件的形式来通知所有的users。目前支持的事件类型可参考netifd的DESIGN。

设备struct device中也维护了一个引用计数来控制设备的up/down状态，每次device\_claim(user)成功后，引用计数+1，如果设备没有成功启动，claim\_device 函数将返回非零值，设备的引用计数不会增加。每次device\_release(user)成功后，引用计数-1。当引用计数从0变1，即有一个user使用了该device时，device就会被UP起来，而当引用计数从1变0，即最后一个user离开时，device就会立即被DOWN掉。

一个注册的设备可能不能立即可用，一个接口或其他设备也可以关联上它，等待它出现在系统中来支持通过热插拔触发接口。

所有的设备状态通过事件机制通知给设备用户注册的回调函数。以下表格所示的是主要支持的设备事件类型及含义。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>设备事件类型</th> 
   <th>含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>DEV_EVENT_ADD</td> 
   <td>系统中增加了设备，当设备用户增加到一个存在的设备上时，这个事件立即产生</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>DEV_EVENT_REMOVE</td> 
   <td>设备不再可用，或者是移除了设备或者是不可见了。所有的设备用户应当立即移除引用并且清除这个设备的状态</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>DEV_EVENT_SETUP</td> 
   <td>设备将要启动，这允许设备用户去应用一些必要的低级别的配置参数，这个事件并不是在所有情况下均被触发</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>DEV_EVENT_UP</td> 
   <td>设备已经启动成功</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>DEV_EVENT_TEARDOWN</td> 
   <td>设备准备关闭</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>DEV_EVENT_DOWN</td> 
   <td>设备已经关闭</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 接口层（interface） ###

由于device属于L2层的概念，如果用户对一个网络设备配置属于L3或更高层协议的属性，则要直接对interface进行操作，进而间接作用于device。因此一个interface必须绑定到一个device上，通过struct interface的main\_dev成员指定。  
Interface配置完成后，是否可以UP或DOWN由available和autostart两个成员来决定：

struct interface { 
        … …
        bool available;
        bool autostart;
        bool config_autostart; /* uci配置中的"autostart"，默认为true。仅用于uci有关的操作 */
        … …
    };

**available**：interface是否是可用的(已准备好可以up了)，通过interface\_set\_available()来设置。  
**autostart**：interface在配置完成后，是否自动执行up操作，默认和config\_autostart值相同。但如果用户手动up了interface(如通过ubus来up)，则autostart强制变为true。如果用户手动down了interface(如通过ubus来down)，则autostart强制变为false。

而一个interface的具体配置内容都放在struct interface\_ip\_settings的结构中，由于一个interface可能有多个IP/Route/DNS条目，因此将这些信息又封装了一层，而不是直接放到struct interface中。

#### Interface user ####

不常用。Alias设备会产生一个interface user，用于指明自己的parent。Alias自身作为user的信息保存在struct interface的parent\_iface成员中，而其parent则用struct interface的parent\_ifname来指定。

### netifd方法 ###

netifd 在 ubus 中注册了一些对象和方法，启动 netifd 进程之后，就可以通过“ubus list”命令来查看注册的对象。netifd 注册了 3 种对象，分别为 network、network.device 和network.interface。

#ubus list
    network
    network.device
    network.interface
    network.interface.lan
    network.interface.loopback
    network.interface.wan
    network.wireless

每一个对象都包含有一些方法，而每个 ubus 方法都注册了一个接口函数来进行处理。

network 对象全局接口方法（执行`ubus -v list network`查看）：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">方 法</th> 
   <th align="center">函 数</th> 
   <th>含 义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">restart</td> 
   <td align="center">netifd_handle_restart</td> 
   <td>整个进程关闭后重新启动</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">reload</td> 
   <td align="center">netifd_handle_reload</td> 
   <td>重新读取配置来初始化网络设备</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">add_host_route</td> 
   <td align="center">netifd_add_host_route</td> 
   <td>增加静态主机路由，是根据当前的路由增加了一个更为具体的路由表项，目的地址为 IP 地址而不是 IP 网段。例如：ubus call network add_host_route ‘{“target”:“192.168.1.20”, “v6”:“false”}’，将增加一个静态主机的接口路由</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">get_proto_handlers</td> 
   <td align="center">netifd_get_proto_handlers</td> 
   <td>获取系统所支持的协议处理函数，该方法不需要参数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">add_dynamic</td> 
   <td align="center">netifd_add_dynamic</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

network.device 是一个二层设备接口，已经向 ubus 总线注册的方法有 3 个（执行`ubus -v list network.device`查看）：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方 法</th> 
   <th>函 数</th> 
   <th>含 义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>status</td> 
   <td>netifd_dev_status</td> 
   <td>获取物理网卡设备的状态，包含统计信息，例如 ubus call network.device status ‘{“name”:“eth0”}’</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>set_alias</td> 
   <td>netifd_handle_alias</td> 
   <td>设置 alias，这个很少用到</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>set_state</td> 
   <td>netifd_handle_set_state</td> 
   <td>设置状态，这个也很少用到</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

还有 network.wireless （执行`ubus -v list network.wireless`查看）：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方 法</th> 
   <th>函 数</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>up</td> 
   <td>netifd_handle_wdev_up</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>down</td> 
   <td>netifd_handle_wdev_down</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>status</td> 
   <td>netifd_handle_wdev_status</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>notify</td> 
   <td>netifd_handle_wdev_notify</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>get_validate</td> 
   <td>netifd_handle_wdev_get_validate</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

network.interface 是一个三层接口，可以包含多个二层网卡设备，如果接口启动则包含IP 地址、子网掩码、默认网关和域名服务器地址等信息（执行`ubus -v list network.interface`查看）：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方 法</th> 
   <th>函 数</th> 
   <th>含 义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>up</td> 
   <td>netifd_handle_up</td> 
   <td>启动接口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>down</td> 
   <td>netifd_handle_down</td> 
   <td>关闭接口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>status</td> 
   <td>netifd_handle_status</td> 
   <td>查看接口状态，如果为启动，则包含启动时间、IP 地址等</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>add_device</td> 
   <td>netifd_iface_handle_device</td> 
   <td>增加设备</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>remove_device</td> 
   <td>netifd_iface_handle_device</td> 
   <td>删除设备</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>notify_proto</td> 
   <td>netifd_iface_notify_proto</td> 
   <td>调用原型函数，在 netifd-proto.sh 中会使用到</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>remove</td> 
   <td>netifd_iface_remove</td> 
   <td>删除接口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>set_data</td> 
   <td>netifd_handle_set_data</td> 
   <td>设置额外的存储数据，可以通过 status 方法来查看</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

如果在对象中未指定接口名称，则需要在参数中指定接口名称。例如我们获取 lan 接  
口的状态可以通过以下两种方法调用：  
`ubus call network.interface status '{"interface":"lan"}'`  
`ubus call network.interface.lan`

interface 对象的 notify\_proto 方法共注册了 0～7 共 8 种动作处理函数，分别用于处理各种不同的情况。在/lib/netifd/netifd-proto.sh 中封装为不同的 shell 命令如表 所示。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">编号</th> 
   <th align="center">shell命令</th> 
   <th>含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">0</td> 
   <td align="center">proto_init_update</td> 
   <td>初始化设备及配置</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">1</td> 
   <td align="center">proto_run_command</td> 
   <td>运行获取 IP 地址命令，例如启动 dhcp 客户端或者启动 ppp拨号</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">2</td> 
   <td align="center">proto_kill_command</td> 
   <td>杀掉协议处理进程，例如杀掉 udhcpc 进程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">3</td> 
   <td align="center">proto_notify_error</td> 
   <td>通知发生错误</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">4</td> 
   <td align="center">proto_block_restart</td> 
   <td>设置自动启动标示变量 autostart 为 false</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">5</td> 
   <td align="center">proto_set_available</td> 
   <td>设置接口的 available 状态</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">6</td> 
   <td align="center">proto_add_host_dependency</td> 
   <td>增加对端 IP 地址的路由</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">7</td> 
   <td align="center">proto_setup_failed</td> 
   <td>失败后设置状态</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

编号为在 netifd 进程和 shell 脚本之间的预先定义好的处理动作 ID。在 netifd-proto.sh中设置，通过 ubus 消息总线传递到 netifd 进程中，根据功能编号来进入到相应的处理函数。Shell 脚本导出的命令供各种协议处理函数调用。例如 DHCP 处理过程中会首先调用 proto\_init\_update 函数来初始化设备，初始化完成之后会通过 proto\_run\_command 命令来启动 udhcpc 进程获取 IP 地址等信息。

### proto shell ###

proto是interface获取IP配置的方式，包括static、DHCP、DHCPv6、PPPoE等，其中static(proto\_static)是在代码中定义的，不需要 Shell 脚本就可以进行 IP 配置。而DHCP、PPPoE定义在shell scripts上(proto\_shell)，scripts位于/lib/netifd/proto/目录下。

文件名通常和网络配置文件 network 中的协议选项关联起来。为了访问网络功能函数，这些脚本通常在文件开头导入一些通用功能的 Shell 脚本，例如 functions.sh 脚本和netifd-proto.sh 脚本。

#### static proto ####

static struct proto_handler static_proto = { 
        .name = "static",
        .flags = PROTO_FLAG_IMMEDIATE |
             PROTO_FLAG_FORCE_LINK_DEFAULT,
        .config_params = &proto_ip_attr,
        .attach = static_attach,
    };

config\_params包括ipaddr、ip6addr、netmask、broadcast、gateway、ip6gw、ip6prefix；  
如果一个interface需要使用到该proto，则会使用它的attach方法。

#### Proto handler的注册 ####

通过构造函数，在netifd启动的时候便注册了一系列的proto handler（注册到一个全局的AVL树中）。

proto_shell_init() -> proto_shell_add_script() -> proto_shell_add_handler() -> add_proto_handler();
    static_proto_init() -> add_proto_handler();

注册的过程为：在/lib/netifd/proto目录下对每个.sh文件执行\*\*./xxx.sh ‘’ dump \*\* ， 执行结果是一个json格式的字符串 。例如对于dhcp.sh：

root@openwrt:/lib/netifd/proto# ./dhcp.sh '' dump
    {  "name": "dhcp", "config": [ [ "ipaddr", 3 ], [ "netmask", 3 ], [ "hostname", 3 ], [ "clientid", 3 ]
    , [ "vendorid", 3 ], [ "enable_broadcast", 7 ], [ "reqopts", 3 ] ], "no-device": false, "available": 
    false }

分析一下执行脚本命令`dhcp.sh '' dump`做了哪些事情，进到dhcp.sh，首先执行函数init\_proto “$@”，init\_proto定义在netifd-proto.sh中，init\_proto函数中，cmd=dump，也就是定义了函数add\_protocol；

add_protocol() { 
            no_device=0
            no_proto_task=0
            available=0
            renew_handler=0
    
            add_default_handler "proto_$1_init_config"
    
            json_init
            json_add_string "name" "$1"
            json_add_array "config"
            eval "proto_$1_init_config"
            json_close_array
            json_add_boolean no-device "$no_device"
            json_add_boolean no-proto-task "$no_proto_task"
            json_add_boolean available "$available"
            json_add_boolean renew-handler "$renew_handler"
            json_add_boolean lasterror "$lasterror"
            json_dump
    }

回到dhcp.sh，文件的最后会执行函数add\_protocol dhcp，实际上就是装置一个json结构的字符串，包括key：name、config、no-device、no-proto-task、available、renew-handler和lasterror；config为array类型，在proto\_dhcp\_init\_config中组装，proto\_dhcp\_init\_config函数定义在dhcp.sh中，向config添加成员ipaddr:ipaddr、hostname:hostname、clientid、vendorid、broadcast:bool、reqopts:list(string)、iface6rd、sendopts、delegate、zone6rd、zone、mtu6rd、customroutes，这些即是DHCP需要的参数。  
proto\_shell\_add\_handler中封装一个proto\_handle \*proto：

proto->name = "dhcp"
    proto->attach = proto_shell_attach
    proto->flags //依赖于dump中no-device、no-proto-task、available、renew-handler和lasterror
    proto->config_params //从dump中的config导入，包括ipaddr、hostname、clientid、vendorid、broadcast、reqopts、iface6rd、sendopts、delegate、zone6rd、zone、mtu6rd、customroutes

而最终该脚本的proto handler保存在一个struct proto\_handler结构的实体中，并通过add\_proto\_handler 最后通过add\_proto\_handler将proto添加到全局avl tree中，也就是句柄handlers中，供后续查找和引用。上述的dhcp.sh注册的结果为：

struct proto_shell_handler *handler;
    handler->script_name = "./dhcp.sh";
    handler->proto.name = "dhcp";
    handler->proto.config_params = &handler->config;
    handler->proto.attach = proto_shell_attach;
    handler->proto.flags |= ...; //由no-device和available决定，ppp使用，static和dhcp不关注
    handler->proto.avl.key = handler->proto.name; //插到handler树中的key
    handler->config.n_params = 7; //下面config param的数目
    handler->config_buf = "ipaddr\0netmask\0hostname ..."
    handler->config.params[0].name = "ipaddr";
    handler->config.params[0].type = 3; //BLOBMSG_TYPE_STRING
    handler->config.params[1].name = "netmask";
    handler->config.params[1].type = 3;
    ... ...

其中handler->proto.config\_params中的配置列表，就是为了使proto生效，而需要在uci中配置的项。

dhcp.sh中：

（1）proto\_dhcp\_init\_config。这个函数负责协议配置的初始化，主要目的是让 netifd知道这个协议所拥有的参数。这些参数存储在/etc/config/network 配置文件中。

proto_dhcp_init_config() { 
    	renew_handler=1
    	proto_config_add_string 'ipaddr:ipaddr'
    	proto_config_add_string 'hostname:hostname'
    	proto_config_add_string clientid
    	proto_config_add_string vendorid
    	proto_config_add_boolean 'broadcast:bool'
    	proto_config_add_string 'reqopts:list(string)'
    	proto_config_add_string iface6rd
    	proto_config_add_string sendopts
    	proto_config_add_boolean delegate
    	proto_config_add_string zone6rd
    	proto_config_add_string zone
    	proto_config_add_string mtu6rd
    	proto_config_add_string customroutes
    }

（2）proto\_dhcp\_setup。这个函数负责协议的设置，主要目的是实现了实际 DHCP 协议配置和接口启动。当被调用时，传递两个参数，第一个参数是配置节名称，第二个参是接口名称。任何协议处理都必须实现设置函数。这个函数通常是读取配置文件中的参数，然后将参数传递给 netifd。DHCP 协议在这个函数中组织 DHCP 参数传递给 udhcpc 进程。  
（3）proto\_dhcp\_teardown。这个函数负责接口关闭动作，如果协议需要特别的关闭处理，例如杀掉 udhcpc 进程，调用停止功能等。这个函数在我们使用 ifdown 命令关闭接口时调用，或者是 netifd 探测到链路连接失去时调用。这个函数是通常可选的，调用时需要传递一个参数为 UCI 配置节名称，用于 config\_get 函数调用时获取 UCI 配置。

#### Proto与interface的绑定 ####

interface的config中具有名为”proto”的属性，在interface\_init()函数中读取uci配置获取proto的名字（如”static”、”dhcp”、”pptp”），然后查找已注册的对应名字的proto handler，并赋值给interface的proto\_handler数据成员，这样就使一个interface绑定到了一个特定的proto handler上。这是在初始化一个interface的时候完成的。

#### Proto与interface的交互 ####

由于proto是更上层的概念，因此是与interface无关的，而一个interface总会关联到一种proto。例如，WAN口总会要设置一种上网方式（static/dhcp/pppoe等），因此在interface进行配置的过程中，通过调用其proto\_handler的attach()方法，为自己分配一个struct interface\_proto\_state结构并赋值给interface的proto数据成员。这个过程是在proto\_init\_interface()函数中完成的。也就是说，interface通过其proto成员与proto层交互来通知proto自身状态的变化。

struct interface_proto_state { 
        const struct proto_handler *handler; //其对应的proto handler
        struct interface_t *iface; //其attach的interface
    
        /* 由proto的user来赋值，对于interface，被统一赋值为了interface_proto_cb */
        void (*proto_event)(struct interface_proto_state *, enum interface_proto_event ev);
        
        /* 由特定proto handler来赋值。 */
        int (*notify)(struct interface_proto_state *, struct blob_attr *data);
        int (*cb)(struct interface_proto_state *, enum interface_proto_cmd cmd, bool force);
        void (*free)(struct interface_proto_state *);
    };

这个结构中的几个方法：  
**cb**: 在interface向proto发送某个事件event时，proto的处理函数。目前proto接受的事件有两个：PROTO\_CMD\_SETUP和PROTO\_CMD\_TEARDOWN。  
**proto\_event**: 在proto处理event完成后，如果需要告知interface处理已完成，就调用该方法。Interface会根据这个回复的消息做这个event的收尾工作。  
**notify**: 如果proto需要主动改变interface的状态，则调用该方法。可以在/lib/netifd/netifd-proto.sh中去了解不同”action”的值的含义以及如何通过ubus通知到netifd的，netifd收到notify的消息后，由proto\_shell\_notify()进行处理。  
**free**: 释放自己的struct interface\_proto\_state指针。

Interface通过interface\_proto\_event()函数向proto层发送事件来告知其自身状态的变化，即这个函数是interface层通向proto层的入口，在interface的状态变为IFS\_SETUP或IFS\_TEARDOWN的时候都会通过该函数通知到proto，发送的事件对应为PROTO\_CMD\_SETUP和PROTO\_CMD\_TEARDOWN。

### netifd文件 ###

netifd 还包含一些非常方便用户操作的命令，这些命令调用 ubus 命令来查询 netifd进程提供的设备和网络接口管理服务。

*  /sbin/ifup：启动接口。
 *  /sbin/ifdown：关闭接口。
 *  /sbin/devstatus：获取网卡设备状态。
 *  /sbin/ifstatus：获取接口的状态。

ifup 和 ifdown 实际上为一个文件，ifdown 是指向 ifup 的软链接。这两个脚本由同一个文件 ifup 实现。在执行时会判断执行的文件名称，然后传递相应的参数。如果传递-a 选项则表示所有的接口，这两个命令可以传递接口名称，例如 lan 或 wan 接口，来控制局域网接口和互联网接口的状态，实际上是通过调用 ubus 命令来控制的。命令如下：  
`ubus call network.interface.<lan/wan> <down/up>`  
devstatus 命令需要一个参数，参数传递一个网卡设备名称，devstatus 命令将设备名称转换为 JSON 格式后通过 ubus 总线传递给 netifd，最后调用的命令为：  
`ubus call network.device status '{ "name": "eth0" }'`  
ifstatus 命令用于获取接口的状态，该命令首先判断是否传递了参数，需要传递接口名称作为参数。接着使用 list 方法来查看接口对象是否存在。最后通过接口的 status 方法来获取接口状态，这个方法的签名使用 ubus list 查看显示没有参数，但在实际调用时必须传递接口名称作为参数才能成功。如果我们查看局域网接口的状态，最后调用的命令为：  
`ubus call network.interface status'{"interface": "lan"}'`

#### 网络配置 ####

网络功能的配置文件在/etc/config/network 中。这个配置文件定义了二层网络设备Device 和网络接口 Interface、路由和策略路由等配置。网络接口配置根据协议的不同包含的选项不同。常见的协议有静态配置、DHCP 及 PPPoE 等。接口配置协议不同，支持的配置选项不同。协议配置以 proto 来做区分，如果为 static 则需要设置 IP 地址和网络掩码等。DHCP，表示通过动态主机控制协议获取 IP 信息。PPPoE，表示通过拨号来获取 IP。

如果网络服务提供商（ISP）提供固定 IP 地址，则使用静态配置，另外局域网接口通 常为静态配置。静态配置可以设置的选项如下:

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">名 称</th> 
   <th align="center">类 型</th> 
   <th>含 义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">ifname</td> 
   <td align="center">字符串</td> 
   <td>物理网卡接口名称，例如：“eth0”</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">type</td> 
   <td align="center">字符串</td> 
   <td>网络类型，例如：bridge</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">proto</td> 
   <td align="center">字符串</td> 
   <td>设置为 static，表示静态配置</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">ipaddr</td> 
   <td align="center">字符串</td> 
   <td>IP 地址</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">netmask</td> 
   <td align="center">字符串</td> 
   <td>网络掩码</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">dns</td> 
   <td align="center">字符串</td> 
   <td>域名服务器地址，例如为 8.8.8.8</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">mtu</td> 
   <td align="center">数字</td> 
   <td>设置接口的 mtu 地址，例如设置为 1460</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

当 ISP（网络服务提供商）未提供任何 IP 网络参数时，选择通过 DHCP 协议来设置。 这种情况下，路由器将从 ISP 自动获取 IP 地址。DHCP 配置选项如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">名 称</th> 
   <th align="center">类 型</th> 
   <th>含 义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">ifname</td> 
   <td align="center">字符串</td> 
   <td>物理网卡接口名称，例如：“eth0”</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">proto</td> 
   <td align="center">字符串</td> 
   <td>协议类型为 DHCP</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">hostname</td> 
   <td align="center">字符串</td> 
   <td>DHCP 请求中的主机名，可以不用设置</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">vendorid</td> 
   <td align="center">字符串</td> 
   <td>DHCP 请求中的厂商 ID，可以不用设置</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">ipaddr</td> 
   <td align="center">字符串</td> 
   <td>建议的 IP 地址，可以不用设置</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

更常见的是 PPPoE，使用用户名和密码进行宽带拨号上网。设置选项如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>名 称</th> 
   <th>类 型</th> 
   <th>含 义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>ifname</td> 
   <td>字符串</td> 
   <td>PPPoE 所使用物理网卡接口名称，例如 eth0</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>proto</td> 
   <td>字符串</td> 
   <td>协议 PPPoE，采用点对点拨号连接</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>username</td> 
   <td>字符串</td> 
   <td>PAP 或 CHAP 认证用户名</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>password</td> 
   <td>字符串</td> 
   <td>PAP/CHAP 认证密码</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>demand</td> 
   <td>数字</td> 
   <td>指定空闲时间之后将连接关闭，在以时间为单位计费的环境下经常使用</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 参考资料 ###

\[1\] [OpenWrt Wiki - netifd Technical Reference][]  
\[2\] [ netifd DESIGN][netifd DESIGN]  
\[3\] [ netifd project][netifd project]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6bGFybQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/6bddf0e44a7648b89a9c210ee4c03caa.png
[OpenWrt Wiki - netifd Technical Reference]: https://wiki.openwrt.org/doc/techref/netifd
[netifd DESIGN]: http://git.openwrt.org/?p=project/netifd.git;a=blob;f=DESIGN
[netifd project]: http://git.openwrt.org/?p=project/netifd.git;a=summary