自已动手打造wifi路由器

由于家里那台华为的HG8245越来越不给力，虽然是自己的前东家出品，这产品也真不耐用，用后门上去可以发现经常性出现kernel分配skb不到导致上网时断时连，妈的内存只有一M空余了，当然，也许他们也知道这东西电信是不给开路由的，既然咱自己动手hack开了路由，就别怪这种后果。

于是最近花了一周晚上的时间，买了个PCDuino板，自己搭建了一个家用wifi路由器，由于我家基本不存在WLAN间互访的问题，少了个LANSWITCH影响不大，做个NAT Router，PCDuino跑的比较Happy，网速快的很开心；至于HG8245，俺将之改回了bridge模式，给俺透传个报文，目前跑的很欢。

废话少说，以下拉个清单，供有需要打造wifi router的朋友参考交流。

原材料汇总

  • PCDuino v1，v2集成wifi实则非常鸡肋，不必花冤枉钱
  • 802.11n USB WIFI无卡 (需支持AP模式)，京东上购得EDUPEP-MS15002一款，只需39元，采用RTL8192CU芯片，支持2T2R实现300Mbps数据传递，对于我那只有12Mbps上的光纤，已是足足有余
  • HDMI to DVI转接线 (如显式器支持HDMI则直接买HDMI线即可)
  • 5V/2A DC电源 (本人拿IPAD充电器替代)
  • 旧笔记本上拆下来的320G硬盘，用来做下载机硬盘
  • 4G左右的SDCARD，虽然PCDuino自带4G NAND flash，但这玩意显得得保护得当，启动盘与系统盘还是复制到SDCARD上比较好

背景知识

以下是我总结下来的需要了解的一些背景知识，似乎有点多，但科班出身的咱们码农们，不少是熟之又熟啦。

  • 基础Linux操作系统知识
  • 基础网络知识（交换与路由）
  • 交叉编译
  • 内核编译、内核模块编译
  • iptables使用
  • routing/bridging
  • PPPoE
  • HostAP配置（实现wifi认证接入）

打造过程

  1. 复制系统到SDCARD双系统设计算是全志A10这款SoC的亮点，默认的Linaro系统接电启动可以通过Ctrl-Alt-F1进入文本模式，启动板子配置工具，此时可选择将NAND Flash上的系统拷贝到SDCARD上，A10在下次启动就可以根据SDCARD上是否存在启动文件而从SDCARD启动，从而避免对Nand Flash的寿命产生影响。此后除非把SDCARD上的内核弄坏，一般情况下就无需Nand Flash启动了。（二般情况下，我就犯了错，替换SDCARD启动分区上的内核文件时，没注意到大小不对，使得还需要用Nand Flash启动，手工挂载SDCARD启动分区，拷贝可用的内核予以修复，其实也并不难办，只是稍显麻烦）。
  2. 升级SDCARD上的系统玩过Debian系OS的话，对apt-get比较熟悉了，轻车熟悉升级一把即可，Linaro源里的包还算丰富，由于A10主频有1GHZ，并且自带1G内存，所以系统默认就带了编译工具，对于像我这里用到的RTL8192CU驱动编译的话，在PCDuino上直接就可以编译完成了，无需进行交叉编译。
  3. Wifi AP设置wifi AP配置的一切麻烦都来自于8192CU这看似性价比高的芯片，A10所用3.4.29+内核里的驱动虽能用，但用起来还是不够好，所以RealTek官方还是给出了自己的源码，虽然会增加麻烦，但所幸官方提供了包括修改过的HostAPD源码，编译下内核再编译个HostAPD，就可以搞定了。官方给出的驱动包里的东西已经比较清除了，Linksprite上的链接提供了板子上直接编译该驱动的方法，以下附上链接：PCDuino编译 8192CU驱动
  4. IPtables规则设置IPtables依赖的netfilter功能在PCDuino默认内核上是没有开启的，因此需要重新编译内核和内核模块，理论上可以直接在PCDuino上完成，但内核编译显得耗时过长，生命有限，能少折腾还是少折腾了。Linksprite上的链接提供了在X86_64 Linux上交叉编译内核的方法，从文章的链接中也可以找到如何替换SDCARD上内核的办法，以下附上链接：PCDuino交叉编译内核需要注意的是，因为8192CU驱动为我们自己编译，建议下完内核代码后，把这款驱动的编译修改到内核编译过程里，避免每次需要手工复制，并且如果是在板子上编译的内核模块，与新交叉编译的内核文件并不配套，导致不能顺利加载，影响wifi接入功能的顺利调试。因为家里有多台设备需要通过此wifi router上网，IP tables的作就就是在ppp虚拟口（在未完成PPPoE拨号时，这里可以用内置接口eth0替换，相当于在HG8245下面又做了一级NAT）和WIFI接口间进行NAT，目前只用到一条MASQUERADE规则即可：:::console iptables -A POSTROUTING -t nat -o ppp0 -j MASQUERADE
  5. PPPoE拨号在之前的步骤中，我一直还是通过HG8245 DHCP接入上网的，当上述设置完成后，就可以恢复HG8245为桥接模式了，在PCDuino上通过内置的RJ45 100M端口，通过HG8245光猫PPPoE拨号出去，自此但可享受远离HG8245频繁掉线的困扰了。Debian/Ubuntu系统上PPPoe拨号相对比较简单，网上有大把流程，这里就不再赘述了。

陷阱（坑啊坑）

  • PPPoE与TCP MSS问题由于PPPoE这样Overlay在Ethernet（最近研究了太多的overlay技术了）上，显然是有额外的封装代价的（需要在正常的以太报文上再额外消耗8个字节），这样就会与TCP协商时的MSS产生冲突，TCP采取本地网卡的MTU来填写TCP报文的MSS，而大部分终端默认网卡MTU都是1500，这样就会有可能在PPPoE封包过程（设想终端发过来的报文刚好1500，再加8字节的封装就大于1500了）中产生大于运营商链路MTU的报文，从而使和报文被丢弃，直接症状就是视频或图片加较缓慢或不能加载，影响家庭用户心情。以下链接提供了较为详细的介绍，可供参考：MTU and PPPoE详解对此问题，Linux Iptables提供了TCP Clamping的功能，直白点就是动态干预调整TCP MSS字段的设置（另外一种方法基于path mtu discovery，但容易受现网环境影响，不必折腾），具体命令如下：:::console iptables -A FORWARD -p tcp --tcp-flags SYN,RST SYN -j TCPMSS --set-mss 1460

后记

PCDuino用着让人不爽的几个地方：

  • PCDuino V1有点大材小用，外置的一些如PWM接口、Arduino接口对WIFI router这个角色基本没用，全志Ａ10实际上带了Audio DAC，然而却没有引入3.5mm插口，没有HDMI显示器的话，音频输出有点伤
  • PCDuino社区不如RaperryPI强大，Linaro这个For arm Soc的发行版也不怎么酷，A10的kernel源码还基于3.4.29+，比较旧
  • PCDuino V1所用A10的EMAC集成网卡驱动有点乱，也不支持DMA收发，有点无爱

基于Ubuntu的Linaro用着让人不爽的几个地方：

  • Upstart这套init系统用着有点不爽，看来被Systemd占了上风也是有道理的。

然而生命的意义就在于尝试和体验，折腾虽然累了点，但看着老婆上网相当开心的样子，我还是很满足的：）

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