在QNX中运行PTPD实现gPTP同步问题的排查与解决

0. 引言

PTPD是一种时间同步的开源实现，遵循IEEE1588 协议，是通过在主从时钟之间传输同步报文来实现同步，主要分为两个阶段：偏差测量和延迟测量，同步过程重要的报文如下图所示:

在QNX系统中运行PTPD时，遇到了无法进行gPTP（通用精确时间协议）同步的问题。经过排查，发现是QNX开发板无法收到数据链路层的PTPv2数据包引起的问题。

更多阅读请查看 PTPD 在 QNX 系统上的授时精度验证与误差排查
以下是问题排查过程及解决方法的详细记录。

1. 问题定位

1.1 初步排查

首先，尝试在报文接收的位置打日志，发现没有报文过来。一路追踪至select函数没有触发。

ret = select(nfds, readfds, 0, 0, tv_ptr);

随后，尝试不用gPTP的event和general的socket，而是用原始套接字（raw socket）来接收数据，但依然无法收到报文。

1.2 Wireshark抓包验证

为进一步确认问题，尝试在QNX开发板中未启动PTPD进程的情况下，使用以下指令进行抓包：

./tcpdump -c 100 -w ./tmp.pcap

在不同的主时钟启动方式下，抓包结果如下：

• 主时钟以gPTP方式启动：pcap文件中没有授时报文。

• 主时钟以PTP的UDP方式启动：pcap文件中有授时报文。

• 主时钟以PTP的L2方式（用数据链路层传输数据）启动：pcap文件中没有授时报文。
  

1.3 Linux环境对比

为了验证问题是否特定于QNX开发板，我在Linux开发板中进行了相同的测试，主时钟发gPTP报文，然后使用以下指令抓包：

./tcpdump -c 100 -w ./tmp.pcap

在Linux开发板中，可以抓到数据链路层的报文。由此可以判断，问题与QNX开发板中的PTPd无关，很可能是QNX开发板本身无法收到数据链路层的包。

2. 问题分析与解决

2.1 可能原因

分析认为数据链路层的报文是有到达QNX开发板的，但在底层没有被正确处理。可能的原因是驱动没有适配，最有可能的是网卡驱动没有开启混杂模式。

一般情况下，网卡往往只会接收目的MAC地址是它的数据包而不会接收目的MAC地址不是它的数据包。

混杂模式就是指网卡能接受所有通过它的数据流，无论是什么模式、什么地址的。当网卡处于这种“混杂”模式时，它对所有遇到的每一个数据帧都产生一个硬件中断，以提醒操作系统处理流经该物理媒体上的每一个报文包。
这样wireshark或者tcpdump就可以在数据链路层的报文看到gPTP的报文。

2.2 混杂模式测试

后来确认开启混杂模式时，能够收到gPTP数据链路层报文。具体操作如下：

1. 用以下指令查看结果：

   io 32 0x00ff0c0004
   

2. 从右往左，从0开始，第4位，将其置为1，然后重新设置进去，使用以下指令：

   io 32 0x00ff0c0004 0x02B2045A
   

]

经过以上设置，可以看到QNX开发板和主时钟的gPTP报文交互正常。

3 结论

在QNX系统中运行PTPD进行gPTP同步时，若无法收到数据链路层的报文，建议开启混杂模式，并确认底层驱动的适配情况。