AutoIP 的嵌入式应用

背景

开发的产品需要增加 AutoIP 功能，具体要求如下：

1. 当设置为 DHCP 时，如果 DHCP 获取或续约失败，则启用 AutoIP 获取 IP 地址

2. AutoIP 期间，DHCP 一旦成功则切换到 DHCP 获得的 IP 地址

介绍 Zeroconf

Zeroconf 全称为 Zero configuration networking，提出者是 Apple 公司，中文名则为零配置网络规范，是一种用于自动生成可用 IP 地址的网络技术，不需要额外的手动配置和专属的配置服务器

“零配置网络服务”的目标，是让非专业用户也能便捷的连接各种网络设备，例如计算机、打印机等。整个搭建网络的过程都是通过程序自动化完成
如果没有 Zeroconf，用户必须手动配置一些服务，例如 DHCP、DNS、计算机网络的其它设置等。这些对非技术用户和新用户们来说是很难的事情

很多 Linux 发行版都默认安装该服务，当系统无法连接 DHCP server 的时候，就会尝试通过 Zeroconf 来获取 IP

举个例子：
用户拥有一台 Apple TV 和一台 iPhone X，它们只要都连入到同一个无线局域网内，iPhone X 就会自动找出 Apple TV，那么在播放音乐或者视频的时候，用户只要点击推送，就可以将音乐和视频推送到 Apple TV 上播放

Zeroconf 既然是协议，因此对应的是各种产品的实现，现在最主要的实现是 Apple 公司的 Bonjour 和开源的 Avahi

介绍 Avahi

Avahi 是 Zeroconf 规范的开源实现，基本是使用在 Linux 和 FreeBSD 上。包含了一整套多播 DNS(multicast DNS)/DNS-SD 网络服务的实现，使用的发布授权是 LGPL。在程序接口上，它使用 DNSD 与 Apple 的 Bonjour 进行兼容，方便原来使用 Bonjour 的产品进行迁移
目前在绝大多数的 Linux 发行版本中，都将 Avahi 作为系统启动进程，并且大量的服务也依赖于avahi
Avahi 也是用纯 C 编写的，同样也可以使用诸如 Java 语言去调用

Avahi 允许程序在不需要进行手动配置网络的情况下，在一个本地网络中发布和获知各种服务和主机。例如，当某用户把他的计算机接入到某个局域网时，如果他的计算机运行有 Avahi 服务，则 Avahi 程序就会自动广播，从而发现网络中可用的打印机、共享文件和可相互聊天的其他用户

接下来介绍在嵌入式怎么使用 Avahi …

软件包

下载所需的软件包，avahi 需要依赖：

1. expat，用于解析 XML 文件的 ( --with-xml=expat )
2. libdaemon，编译 avahi 必须的包，用于支持 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，按照下图的文件组织结构摆放好，编译生成的头文件和库文件设定存放在 out 目录

交叉编译

先来看 expat，Makefile 如下，配置自己的交叉工具链，没什么需要特别注意的

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=""才行，否则运行不起来
运行 avahi 进程的时候，需要一个配置文件叫 avahi-autoipd.action
prefix=""表示配置文件的路径是在 /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

最后到最外层的 Makefile，统揽全局，只需在最外层敲一个make就可以编译完

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

准备环境

一块开发板、一个交换机、一个路由器，按下图连接好

为了能快速验证 autoip 的功能，我们把路由器的 DHCP 租约时间设置为最小，本实验所用路由器最小租约时间是 2 分钟
正常的时候，PC 和开发板都是可以上外网的，当然也可以互相 ping 通

正常时 PC 的 IP 信息如下

正常时开发板的 IP 信息如下

实验

把 out/lib 目录的动态库文件拷贝到开发板的 /lib 目录

把 out/sbin 目录的可执行文件拷贝到开发板的 /sbin 目录

在开发板运行avahi-autoipd -h查看帮助文档可知，需要一个脚本

把 out/etc/avahi 目录的配置文件 avahi-autoipd.action 拷贝到开发板的 /etc/avahi 目录

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

这时候，拔掉上面连接图的红色这根网线，然后等待 2 分钟左右，开发板会去请求 DHCP 续租，但是网线已被我们拔掉，请求已经达到不了路由器这边了，所以这时候 autoip 会自动获取一个 169.254.xxx.xxx 的地址，ifconfig 看到的地址信息如下图

再看 PC 这边的地址信息，因为 PC 本身就内置了 Zeroconf 协议的实现，所以 PC 也会拿到一个 169.254.xxx.xxx 的地址，如下图

此时，PC 和 开发板之间依然可以进行通信，因为他们还在一个局域网里头

参考资料

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