當(dāng)前位置 主頁(yè) > 技術(shù)大全 >
無(wú)論是工業(yè)控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)還是交通系統(tǒng)，都需要確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃院土銇G包
Linux系統(tǒng)作為一個(gè)強(qiáng)大且廣泛應(yīng)用的開源操作系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域同樣發(fā)揮著舉足輕重的作用
特別是在實(shí)時(shí)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，PRP（Parallel Redundancy Protocol，并行冗余協(xié)議）作為一種先進(jìn)的冗余協(xié)議，為L(zhǎng)inux系統(tǒng)提供了更高的網(wǎng)絡(luò)通信可靠性和容錯(cuò)性
本文將深入探討Linux PRP協(xié)議的原理、應(yīng)用及其在網(wǎng)絡(luò)通信中的重要作用
PRP協(xié)議的基本原理 PRP協(xié)議是一種工作在終端設(shè)備上的冗余協(xié)議，它通過提供兩個(gè)并行且獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的冗余傳輸
這種冗余方式被稱為節(jié)點(diǎn)冗余，即一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)被連接到兩個(gè)相互獨(dú)立且網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同的網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)并行運(yùn)行
每個(gè)PRP終端設(shè)備擁有兩個(gè)并行運(yùn)行的端口，這兩個(gè)端口通過鏈路冗余實(shí)體（Link Redundancy Entity，LRE）被連接到同樣的上層協(xié)議
LRE作為冗余層位于鏈路層，主要有兩個(gè)任務(wù)：處理復(fù)制數(shù)據(jù)幀和管理冗余
LRE同時(shí)屏蔽了兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口，使得上層協(xié)議能像普通情況一樣工作
在發(fā)送方節(jié)點(diǎn)中，當(dāng)接收到來(lái)自上層協(xié)議的數(shù)據(jù)幀后，LRE幾乎在同一時(shí)間通過兩個(gè)端口將數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去
在接收方節(jié)點(diǎn)中，LRE將一對(duì)數(shù)據(jù)幀中第一個(gè)到達(dá)的傳遞給上層協(xié)議，而將另一個(gè)丟棄掉
這種機(jī)制確保了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和冗余備份
如果其中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或者一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口遭到了破壞，LRE仍然能從另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中接收到數(shù)據(jù)幀
因此，在只有單點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障的情況下，數(shù)據(jù)仍然可以通過另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)了零冗余恢復(fù)時(shí)間
為了管理冗余，LRE在普通以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的尾部附加一個(gè)冗余標(biāo)識(shí)符（Redundancy Check Trailer，簡(jiǎn)稱RCT）
RCT包含了一組序列號(hào)來(lái)跟蹤復(fù)制幀，從而確保數(shù)據(jù)的唯一性和完整性
這種冗余檢查機(jī)制使得PRP協(xié)議能夠在鏈路故障發(fā)生時(shí)快速切換到冗余路徑，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸
PRP協(xié)議在Linux系統(tǒng)中的應(yīng)用 PRP協(xié)議在Linux系統(tǒng)中的應(yīng)用主要集中在實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)領(lǐng)域
Linux系統(tǒng)以其開源、穩(wěn)定、安全和高性能的特點(diǎn)，成為許多工業(yè)控制系統(tǒng)的首選操作系統(tǒng)
通過引入PRP協(xié)議，Linux系統(tǒng)能夠進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性和容錯(cuò)性，滿足工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)高可靠性通信的需求
在Linux系統(tǒng)中，PRP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)通常依賴于底層的軟件支持
支持PRP協(xié)議的LRE通過底層軟件方式實(shí)現(xiàn)，這使得節(jié)點(diǎn)可以通過不同的調(diào)用接口或配置不同的BSP固件，實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)口切換冗余備份和雙冗余并行冗余備份的兩種工作方式
這種靈活性使得Linux系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，靈活配置和使用PRP協(xié)議
在實(shí)際應(yīng)用中，Linux系統(tǒng)的PRP協(xié)議配置通常涉及虛擬網(wǎng)卡的創(chuàng)建和物理網(wǎng)卡的掛載
通過調(diào)用相關(guān)的內(nèi)核模塊和函數(shù)，Linux系統(tǒng)能夠創(chuàng)建虛擬網(wǎng)卡（如prp0），并將實(shí)際的物理網(wǎng)卡（如p3p1和p2p1）掛載到虛擬網(wǎng)卡上
這樣，數(shù)據(jù)幀就可以通過虛擬網(wǎng)卡在兩個(gè)物理網(wǎng)卡之間進(jìn)行冗余傳輸
在數(shù)據(jù)發(fā)送過程中，Linux系統(tǒng)會(huì)首先找到虛擬主設(shè)備（如prp0虛擬網(wǎng)
