Android11实现双网口的技术架构与实现路径

一、双网口应用场景与技术挑战

在工业控制、车载系统、多ISP网络聚合等场景中，Android设备需同时连接两个独立有线网络（如以太网+光纤），实现以下核心需求：

1. 网络隔离：将关键业务流量（如视频监控）与普通流量（如设备管理）分离
2. 带宽聚合：通过多链路绑定提升传输速率（需支持LACP协议）
3. 冗余备份：主网络故障时自动切换至备用网络（切换时间<50ms）

Android11原生网络栈基于netd守护进程和NetworkManager服务，但默认不支持多物理网口的策略路由。实现双网口需突破三个技术瓶颈：

• 硬件层：设备需配备两个独立MAC控制器
• 内核层：需配置多网卡驱动及高级路由功能
• 框架层：需实现自定义网络策略管理

二、硬件适配与驱动配置

2.1 硬件选型要求

推荐采用支持双PHY的SoC方案（如高通QCS610、瑞芯微RK3588），需验证：

• 两个网口是否共享同一DMA通道（会引发性能瓶颈）
• MAC层是否支持硬件VLAN标记
• 中断处理是否独立（避免共享中断导致丢包）

2.2 内核驱动配置

在device/<vendor>/<device>/BoardConfig.mk中启用必要配置：

# 启用多网卡支持
BOARD_HAVE_MULTIPLE_ETHERNET := true
# 配置内核网络选项
BOARD_KERNEL_CMDLINE += "eth0.name=primary_eth eth1.name=secondary_eth"

关键内核模块需编译为内置：

• CONFIG_NET_MULTIQUEUE：多队列网卡支持
• CONFIG_RPS：接收包转向（提升多核处理能力）
• CONFIG_RFS：接收流加速

2.3 设备树（DTS）配置示例

&ethernet0 {
    compatible = "snps,dwmac";
    status = "okay";
    phy-mode = "rgmii-id";
    snps,reset-gpio = <&gpio0 12 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    snps,reset-active-low;
};
&ethernet1 {
    compatible = "snps,dwmac";
    status = "okay";
    phy-mode = "rgmii-txid";
    local-mac-address = [00 11 22 33 44 55];
};

三、网络策略实现方案

3.1 基于ConnectivityService的扩展

通过继承ConnectivityService实现自定义网络选择逻辑：

public class DualEthernetManager extends ConnectivityService {
    @Override
    public NetworkRequest requestNetwork(NetworkRequest request, 
            NetworkCallback callback, int timeoutMs) {
        // 根据请求的传输特性选择网口
        if (request.hasTransport(NetworkCapabilities.TRANSPORT_ETHERNET)) {
            if (isHighPriorityTraffic(request)) {
                return bindToPrimaryEthernet();
            } else {
                return bindToSecondaryEthernet();
            }
        }
        return super.requestNetwork(request, callback, timeoutMs);
    }
    private Network bindToPrimaryEthernet() {
        // 实现绑定逻辑
    }
}

3.2 策略路由配置

通过iproute2工具配置规则路由表：

# 创建自定义路由表
echo "100 primary_eth" >> /etc/iproute2/rt_tables
echo "101 secondary_eth" >> /etc/iproute2/rt_tables
# 添加策略规则（按源IP分流）
ip rule add from 192.168.1.100/32 table primary_eth
ip rule add from 192.168.2.100/32 table secondary_eth
# 配置默认网关
ip route add default via 192.168.1.1 dev eth0 table primary_eth
ip route add default via 192.168.2.1 dev eth1 table secondary_eth

3.3 链路聚合实现

采用bonding驱动实现802.3ad模式：

1. 创建/etc/systemd/network/10-bonding.netdev：
   ```ini
   [NetDev]
   Name=bond0
   Kind=bond

[Bond]
Mode=802.3ad
LACPTransmitRate=fast
MIIMonitorSec=100ms

2. 配置从属接口：
```ini
[Match]
Name=eth0
[Network]
Bond=bond0
[Match]
Name=eth1
[Network]
Bond=bond0

四、性能优化与测试

4.1 性能调优参数

• 中断亲和性：将网口中断绑定到不同CPU核心

  echo f > /proc/irq/<irq_num>/smp_affinity

• NAPI权重：调整/sys/class/net/eth0/gro_flush_timeout（默认50ms）
• 缓冲区大小：优化netdev_max_backlog（默认1000）

4.2 测试验证方法

1. 带宽测试：使用iperf3进行双流测试
   ```bash

   服务器端

   iperf3 -s -D

客户端测试（主网口）

iperf3 -c -t 30 -P 4 -b 1Gbps

客户端测试（备网口）

iperf3 -c -t 30 -P 4 -b 1Gbps

2. **故障转移测试**：模拟主链路断开，验证切换时间
```bash
ip link set eth0 down
# 观察日志中的NetworkMonitor切换记录

五、典型应用场景实现

5.1 工业PLC通信

// 根据数据优先级选择网口
public class IndustrialNetworkSelector {
    public Network selectNetwork(byte[] data) {
        if (isEmergencyCommand(data)) {
            return getHighPriorityNetwork();
        } else {
            return getLowPriorityNetwork();
        }
    }
    private boolean isEmergencyCommand(byte[] data) {
        // 实现紧急指令识别逻辑
    }
}

5.2 车载信息娱乐系统

<!-- 在网络配置文件中定义优先级 -->
<network-config>
    <network id="infotainment" priority="1" interface="eth0"/>
    <network id="telematics" priority="2" interface="eth1"/>
</network-config>

六、常见问题解决方案

1. MAC地址冲突：

   • 在设备树中为每个网口指定唯一MAC
   • 或通过set_mac_address系统调用动态配置

2. DHCP冲突：

   • 为不同网口配置不同DHCP客户端实例
   • 或使用静态IP配置

3. 电源管理问题：

   • 在power_profile.xml中禁用网口自动休眠

     <state id="ethernet" value="awake"/>

通过上述技术方案，开发者可在Android11系统上实现稳定可靠的双网口通信，满足工业控制、车载系统等场景对网络冗余和性能的严苛要求。实际部署时需根据具体硬件平台调整驱动参数和网络策略配置。