基于VxWorks操作系统END网络驱动实现舰艇作战系统网络信息的录取和重演

本设备软件的实现是基于 VxWorks 操作系统 设计的 。开发舰载作战系统数据录取评估分析设 备的关键是如何从网络中捕获数据包以及如何通
过网络回放数据包 。我们曾经在 Tornado 1. 0 中利 用 BSD 网络驱动的 Hook 程序实现网络数据的捕 获 ,但发现在网络流量太大时运行不稳定 。本文介 绍了基于 END 网络驱动程序实现网络数据的捕获 和重演的方法 。
在这里 muxBind 的第七个参数应设置为 MUXPROTO- SNARF 而不是 MUX PROTO PROMISC , MUX PROTO SNARF 比 MUX PROTO PROMISC 具有更高的优先级 。在 Tornado 2. 0 中只能有一个
协议栈被绑定为 MUX PROTO SNARF ,当用 WDB 进行程序调试时 ,若 WDB 使用了 END 驱动程序 , 它会占用 MUX PROTO SNARF。也就是说 ,不能 使用通过 END 连接的 WDB ,否则程序会冲突 (end2 MonRcv 绑定不上) 。在 Tornado 2. 2 中可以有多个 协议栈被绑定为 MUX PROTO SNARF。
(3) 绑定 endMonRcv 入口点到 MUX
void 3 pCookie = muxBind (if name , if unit , endMonRcv , NULL ,
NULL , NULL , MUX PROTO SNARF , ”end network monitor”,NULL) ;
李万臣1) 朱自民1) 石朝明2) 秦 克2)
(哈尔滨工程大学信通学院1) 哈尔滨 150001) (中国船舶重工集团公司 701 研究所2) 武汉 430064)
摘 要 介绍了嵌入式实时操作系统 VxWorks 的 END ( Enhanced Network Driver) 网络驱动程序原理 ,同时讲述了基于 END 网络驱动程序实现舰艇作战系统网络信息的录取和重演的方法 。
int endMonSend(int ifnum ,char 3 buffer ,int len) { M BL K ID pMblk ; M BL K mBlk ; pMblk = netTupleGet ( p EndObj - > pNetPool , 1536 , M
DONTWAIT ,MT DATA ,FALSE) ; if (pMblk = = NULL) { printf (”netMblkGet fail \ n”) ; return ERROR ; }
int endMonRcv
( void 3 pCookie , long type , M BL K ID pMblk , LL HDR INFO 3
pLinkHdrInfo , void 3 pMode
)
{
/3
pMblk - > mBlkPktHdr. rcvif - > if name 给出网络接口名 (如 ene ,
3 舰艇作战系统数据录取评估分析 设备网络数据的捕获和重演
舰艇作战系统数据录取评估分析设备通过以 太网网卡与网络交换机的专用监视口连接 ,以被动 监视方式采集网络交换信息 ,不影响其它系统的正 常通信 。为了实现对交换式以太网所有节点发送 数据的检测 、录取 ,交换机必须具有将所有端口的 发送数据汇聚到某一端口 (以下称监视端口) 的功 能。
END OBJ 3 p EndObj = endFindByName (if name , if unit) ;
上述代码通过网络驱动的名称和网卡单元号 获得 END OBJ 。p EndObj 在 endMonSend 中调用 netTupleGet 分配 mBlk 时用到 。
入口点绑定到 MUX 后 ,可以运行 muxShow ,在 屏幕上会显示名为”end network monitor”的网络协 议。
MUX 的意图是将协议 和网络驱动分开 , 协议和 网络驱动程序彼此是独立 的 ,这使得新协议和网络 驱动 程 序 的 添 加 更 加 容 易 。例 如 , 当 添 加 一 个 新 协议时 ,该协议可以使用 图 1 END 的 MUX 模式
muxBind () 和 muxUnbind () 加载/ 卸载协议栈 。
2 VxWorks 操作系统 END 网络驱动 原理
END 驱动程序是一种基于 MUX(多路开关) 的 模式 ,MUX 是位于数据链路层和网络协议层之间 的接口 ,为多个网络协议提供访问网络硬件 (网卡) 的机制 。在 VxWorks 网络驱动的 BSD 模型中 ,协议 和网络驱动程序是紧耦合的 ,它们彼此知道各自的 数据结构 。而在 END 模型中 ,网络驱动被划分为
(4) 取消 endMonRcv 的绑定
muxUnbind(pCookie , MUX PROTO SNARF , endMonR2 cv) ;
上述代码取消对 endMonRcv 的绑定 。
4 结论
我们利用上述原理实现了基于 END 网络驱动 程序的舰艇作战系统网络信息的录取和重演 ,经过 长时间的观察 ,软件运行可靠 、稳定 。
fei 等) ;
pMblk - > mBlkPktHdr. rcvif - > if
unit 给出网络接口单元号
pMblk - > mBlkHdr. mData 由
图 2 协议栈 、MUX 和 END 之间的入口调用关系 (箭头方向代表调用关系)
MUX 送来的存放网络数据的地 址
现成的网络驱动程序 ;相反 ,当添加一个新的驱动 pMblk - > mBlkHdr. mLen 网络数据的长度
Li Wanchen1) Zhu Zimin1) Shi Chaomin2) Qin Ke2) (School of Information and Communication Engineering , Harbin Engineering University1) ,Harbin 150001)
总第 153 期 2006 年第 3
期
舰 船 电 子 工 程 Ship Electronic Engineering
Vol
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26 No. 3
5 1
基于 VxWorks 操作系统 END 网络驱动实现舰艇 作战系统网络信息的录取和重演 Ξ
关键词 VxWorks ;实时操作系统 ;作战系统 中图分类号 TP274
Extract and Repetition of Naval Vessels Battling Net work System Based on the END Net work Driver of VxWorks Operating System
Ξ 修稿日期 :2004 年 12 月 15 日 ,修回日期 :2005 年 3 月 9 日
5 2 李万臣等 :基于 VxWorks 操作系统 END 网络驱动实现舰艇作战系统网络信息的录取和重演 总第 153 期
协议组件和硬件组件 ,彼此不必了解各自内部的数 据结构 ,网络层协议和数据链路层驱动程序不能直 接通讯 ,它们必须通过 MUX。MUX 管理网络协议 接口和低层硬件接口之间的交互 ,将硬件从网络协 议的细节中隔离出来 。它删除了 BSD 模型中使用 输入钩例程来过滤接收从协议来的数据包 ,同时也 删除了使用输出钩例程来过滤协议包的发送 。当 链路层上的驱动程序需要访问网络层 ( IP 或其他 协议) 时 ,也会调用相关的 MUX 例程 。MUX 模式 的 END 驱动程序支持组广播 , BSD ห้องสมุดไป่ตู้式是不支持 组广播的 。原理如图 1 所示 :
/ 3 copy data to M BL K 3 / memcpy(pMblk - > mBlkHdr. mData ,buffer ,len) ; pMblk - > mBlkHdr. mLen = len ; / 3 send data to the interface ifnum 3 / muxSend(pCookie ,pMblk) ; / 3 free mBlk 3 / netMblkClFree (pMblk) ; return OK; }
网络数据的捕获和重演相当于在 MUX 上添加 一个协议栈 ,但只需要实现两个入口 ,它们是 end2 MonRcv( ) 和 endMonSend ( ) ,endMonRcv ( ) 通过网卡 捕获网络数据 , endMonSend ( ) 将数据回放到网络 上。
(1) endMonRcv 的实现
Key words VxWorks ,real - time operating system ,battling system Class number TP274
1 引言
作战系统陆试 、舰艇系泊 、航行试验及武器通道 的专项试验中 ,以及在舰艇演习、训练、执行任务过 程中 ,实时有效地采集 、检测和显示作战系统数据 , 全面评估作战系统能力将是十分必要的。为此 ,我 们提出研发舰载作战系统数据录取评估分析设备 。 舰载作战系统数据录取评估分析设备可满足作战系 统各项试验的数据采集分析 ,实时记录战场态势 ,动 态显示武器系统状态 、目标运动轨迹和目标指示情 况 ,同时能够提供录取数据的回放功能。
2006 年第 3 期 舰 船 电 子 工 程 53
内存缓冲池中 。否则 ,会因为内存缓冲池的枯竭而 死机 。
(2) endMonSend 的实现 首先调用 netTupleGet ( ) 从内存缓冲池中取得 一个 mBlk 结构 ,再将待发送的数据通过 memcpy 拷 贝到 mBlk 结 构 的 mBlkHdr. mData 中 , mBlkHdr. mLen 存放待发数据的字节数 。最后调用 MUX 的 muxSend 函 数 将 数 据 发 送 到 网 络 。注 意 要 释 放 mBlk 结构 。
程序时 ,现成的协议可以使用该驱动程序 。