Openwrt中ppp拨号总结

前段时间做完一个是视频数据传输终端，使用4G模块拨号，接上摄像头，当一个路由器来传输视频信号；以及本身会带一些远程管理功能；当然这不是本文的重点；在此仅重点介绍4G拨号相关的内容，因为从开发到上线到量产过程中，拨号稳定性一直是一个考验；

设备使用的是openwrt系统，Ulong9300 LTE模块，MiniPcie接口，其实就是usb；

首先介绍几个相关的工具：

comgt：主要是发送AT指令以及读取结果，非常轻量级，一个.c文件，支持多种语法，可以自行编写配置脚本

pppd：3g ppp 协议拨号 工具，使用配置文件配置拨号参数：如APN，用户名，断线检测周期等等

usbserial： usb转tty驱动

option： usb转tty驱动

Ndis： LTE拨号专有驱动，与usbserial虚拟成串口不同，ndis虚拟成网口，可以获得更高的速率

下面根据使用流程一个一个做相关详细介绍：

驱动：如果使用usbserial驱动，Linux Kernel自带，无需配置，直接install即可；Option驱动同样；

           使用ndis驱动，需要LTE模块厂家提供相关的驱动包，以及应用层拨号程序

pppd参数：主要是APN和Dialnumber，用户名和密码一般不需要；APN及Dialnumber 可以咨询运营商，每个运营商固定的，不过地区不同也可能存在差别，尤其是现在IOT的M2M卡，专用卡等等。

            可以通过SIM卡ICCID来判断运营商类别，然后设定相关的APN和Dialnumber。参考comgt脚本如下：

: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拨号机制：

1. hotplug，探测到lte usb拔插，系统通过hotplug自动调用pppd
2. pppd设定配置，由procd进程来管理，自动启动
3. pppd主要拨号脚本为3g.sh，参考内容为：

   #!/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="$1"
   	local chatcfg
   。。。发送一些AT指令，如查询SIM卡，信号质量，注册的网络等等，反正目的是为了查询保证拨号的条件 。。。	
   ppp_generic_setup "$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. 拨号成功后调用脚本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
   

   主要是设定主路由表并通知相关模块；可以自行创建dialok等文件表示拨号成功，不需要再特别去查询；这样简单方便；当然失败时需要自行删除文件。
5. 拨号由成功到失败时运行脚本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
   }
   

以上为一次拨号流程；那么如何保证24小时在线？就需要另外一套机制来保证；最简单的就是轮询了

openwrt 自带crond，PC上使用广泛的任务轮询调度模块，可以配置在几点几分周几，间隔多久运行什么程序，非常灵活；

本文设定每5分钟检测一次；检测脚本如下：

#!/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

主要流程为：

首先检测dialok文件（由ppp-up创建）在不在，再继续查询AT，当然AT有可能查询失败，AT结果写入tmp文件

然后判断文件或文件内容，此处文件不一定可靠，因为是人为创建的，如果考虑的不全，文件该清除的时候没清楚，该创建的时候没创建的情况也是有的；因此文件不对时，再查询一次系统实际情况，如ifconfig等，然后比较，即可判断出实际情况；

关于resetmodule，为什么要reset模块，因此模块里面也是系统也有程序，也是人写的；而且网络环境非常复杂，尤其在中国，因此模块也有一定几率出错，表现情况就是：AT一直失败，拨号一直不成功等；此时，就需要reset模块；一般来说有两种方法，软复位：设置CFUN，所有模块通用；硬复位：通过控制模块复位脚，需要硬件预先设计；

复位之后，模块重启，openwrt会自动检测到模块接入，然后执行拨号流程，如果没有，那么crond轮询程序在超时后也会主动检测一次；

理论上，crond可以保证永远拨号；crond自身做的工作很少，其稳定性可以保证；

到此，基本介绍完毕；

后续可能的优化：不使用hotplug机制，不使用procd自动调用机制，纯粹依靠crond来轮询执行；虽然拨号过程慢一些，但稳定性更加的得到提升；