修改pppd，提高openwrt中pppoe多拨成功率

原文链接： http://www.morfast.net/blog/linux/pppoe-multilink/，转载请注明出处，谢谢！

先上一张最终效果图吊吊大家胃口：

是的，这张是普通家用10M小区宽带*10拨后，下载速度实测图。下面正文开始。

大家伙用openwrt一般为了两件事：脱机下载；多拨带宽合并。今天讨论后者的前半部分：多拨。

多拨这个词太口语化了，书面一点的说法是：建立多条PPPOE连接。但由于ISP在PPPOE认证服务器上的限制(注意，完全是PPPOE认证服务器的限制，和地域啊，不同的ISP啊都没关系的，所以很多BBS上讨论XX地区XXISP能不能多拨是没多大意义的)，多拨有时候很难成功。表现形式多为只能成功建立一条PPPOE连接，再尝试连接时虽然账号密码都正确，也无法认证成功。

后有网友发现，在有ISP限制的情况下，如果能做到同时多次拨号，有一定的概率能同时建立多条连接。这一般采用脚本同时启动多个pppd进程来实现。经过我的测试，这种方法的确可行，但在连接数多到一定程度时，成功率仍然较低。在我的网络环境下，一般只能成功建立两条连接。有没有办法进一步提高成功率呢？

刚才提到，成功的关键在于“同时”，我们就从这里入手。为什么同时就可以而不同时就不行呢？为什么即使同时也不是百分百成功呢？这里我们抓下认证过程的包，看看PPPOE服务端是如何做的限制：

PPPOE连接的认证过程主要分为两大步：发现阶段和认证阶段。在发现阶段，客户端以广播的方式找到认证服务器。在认证阶段，服务器向客户端询问用户名和密码(challenge)，客户端响应用户名和密码(response)，最后服务器回应认证成功。

观察抓包结果后我们不难发现，一但有一条连接成功建立(服务端回应Success)，后续发送的response就只会得到Failure的回应。于是得到一个很重要的结论： 多个连接成功建立的关键，在于要在服务端回应第一个Success之前，发出所有的chap response。如果是使用脚本同时开始多个pppd进程，有一定的可能性满足这一条件。但由于开始多个pppd进程后，这些进程的调度完全由操作系统接管了，在shell脚本里不可能对其进行更精确的控制，只能通过pppd进程间的通信与同步来实现。我们要做的是，在pppd要发送response这个点上做同步，让所有pppd进程的response同时发出。

好在一切都是开源的。  　翻翻ppp的源码，和chap认证有关的函数都在pppd文件夹的chap-new.c文件中。再找一下，发现chap_respond函数的注释写得很清楚：

/* chap_respond - Generate and send a response to a challenge. */

这就是我们要找的地方了。在此函数的最后，调用output()函数把reponse发送出去。我们在output()函数之前做同步就行了。也就是说，所有的pppd进程会在这个地方停一下，直到所有的pppd程序都跑到这个地方了，再一起同时继续运行，把response发送出去。

下面是代码。初学进程间通信，代码很乱。两个主要文件：syncpppinit.c编译后为独立程序，做的事是给一个文件lockfile加排它锁，并统计到达同步位置的pppd进程的数目，到达预定数目后解锁文件。syncppp.c文件中的syncppp()函数用于在chap_respond()中做进程同步。它会操作相关信号量以便syncpppinit能正确计数，以及尝试加锁lockfile。当syncpppinit解锁时，所有的pppd进程将加锁成功，同时继续运行并发送respond，从而达到我们的目的。当然这一定不是最好的同步方式。本人菜鸟一个，希望有大牛可以写一个更好的版本:)

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/* syncppp.h */   #include   #define MAX_PPP_NUM 30 #define keyfilename "/tmp/pppkeyfile" #define lockfilename "/tmp/ppplockfile"   void syncppp(void);   struct semaphores { sem_t count; /* count the pppd processes which has recieved the challenge */ };

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/* syncpppinit.c * lock the lockfile, and count pppd, then unlock the lockfile * to release all pppd */ #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include "initppp.h"   int openlockfile() { int fdlock;   if ((fdlock = creat(lockfilename, 0644)) < 0) { perror("fdlock open error"); exit(1); } return fdlock; }   void lockfile(int fdlock) { if (flock(fdlock, LOCK_EX) < 0) { perror("flock lock error"); exit(1); } fprintf(stderr,"initppp: locked\n"); }   void unlockfile(int fdlock) { if (flock(fdlock, LOCK_UN) < 0) { perror("flock unlock error"); exit(1); } }     int main(int argc, char *argv[]) { int shm_id; int ppp_num; int fdlock; sem_t *p_sem; key_t key; struct semaphores *semphs;   if (argc != 2) { fprintf(stderr, "Usage: %s \n", argv[0]); exit(1); }   ppp_num = atoi(argv[1]); if (ppp_num > MAX_PPP_NUM || ppp_num <= 0) { fprintf(stderr, "Number of pppd beyoung limit\n"); exit(1); }   /* create a uniqe key */ creat(keyfilename, 0755); key = ftok(keyfilename, 4); if (key < 0) { perror("key error\n"); exit(1); }   shm_id = shmget(key, sizeof(struct semaphores), IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0644); if (shm_id < 0) { /* exist */ shm_id = shmget(key, 1, 0644); }   if ( (void *)(semphs = shmat(shm_id, 0, 0)) == (void *)-1) { perror("shmat error"); exit(1); }   if (sem_init(&(semphs->count), 1, 0) != 0) { /* shared between processes, init 0 */ fprintf(stderr, "sem_init error\n"); return 1; }   fdlock = openlockfile(); lockfile(fdlock);   while (ppp_num > 0) { sem_wait(&(semphs->count)); fprintf(stderr,"%d ",ppp_num); ppp_num--; } unlockfile(fdlock); fprintf(stderr,"\ninitppp: unlocked\n");   return 0; }

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/* syncppp.c * sync all pppd */ #include #include #include #include #include #include #include #include #include"initppp.h" #include #include   void syncppp(void) { int shm_id; key_t key; int fdlock; struct semaphores *semphs;   key = ftok(keyfilename, 4);   if (key < 0) { perror("key error\n"); exit(1); }   shm_id = shmget(key, 1, 0644); if (shm_id < 0) { perror("shmget"); exit(1); }   if ( (void *)(semphs = shmat(shm_id, 0, 0)) == (void *)-1) { perror("shmat error"); exit(1); }   sem_post(&(semphs->count)); shmdt(semphs);   if ((fdlock = open(lockfilename,O_RDONLY, 0644)) < 0) { perror("lockfile open error"); exit(1); }   flock(fdlock,LOCK_SH); close(fdlock);   }

修改了pppd后，拨号脚本代码段像这样：

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# run syncpppinit first, PPP_NUM is the number of pppd processes ./synpppinit ${PPP_NUM} & # start all pppd with a loop for i in $(seq -w 01 $PPP_NUM) do echo -n "executing pppd for connection ${i} ... " ./pppd plugin /usr/lib/pppd/2.4.4/rp-pppoe.so mtu 1492 mru 1492 nic-eth${i} persist \ usepeerdns user ${USERNAME} password ${PASSWORD} ipparam wan ifname ${PPP_IF_PREFIX}${i} nodetach & echo "done" done

抓个包看看，哈哈，成功了！用这种方式可以稳定拨到15拨以上。

最后是带宽叠加后的效果图：

本文只讨论建立PPPOE连接。而多拨中大家另一个经常问到的问题是负载不够均衡。我后面会再写一篇博文讨论这一问题。