[udhcpc] busybox udhcpc 功能討論

其實 busybox udhcpc 可以實現許多很實用的功能，例如

定時更新 IP 與租約
背景執行 (與 linux 背警執行的 & 不同，要看其他 option 來做變化)
立即取得租約
可以控制 udhcpc 本身 process 的運作

我們可以先看 busybox 的 udhcpc help options

[root@cMT-3E8D /root]# udhcpc --help
BusyBox v1.20.2 (2014-05-26 18:14:32 CST) multi-call binary.

Usage: udhcpc [-fbnqvoCRB] [-i IFACE] [-r IP] [-s PROG] [-p PIDFILE]
    [-V VENDOR] [-x OPT:VAL]... [-O OPT]...

    -i,--interface IFACE    Interface to use (default eth0)
    -p,--pidfile FILE    Create pidfile
    -s,--script PROG    Run PROG at DHCP events (default /usr/share/udhcpc/default.script)
    -B,--broadcast        Request broadcast replies
    -t,--retries N        Send up to N discover packets
    -T,--timeout N        Pause between packets (default 3 seconds)
    -A,--tryagain N        Wait N seconds after failure (default 20)
    -f,--foreground        Run in foreground
    -b,--background        Background if lease is not obtained
    -n,--now        Exit if lease is not obtained
    -q,--quit        Exit after obtaining lease
    -R,--release        Release IP on exit
    -S,--syslog        Log to syslog too
    -a,--arping        Use arping to validate offered address
    -O,--request-option OPT    Request option OPT from server (cumulative)
    -o,--no-default-options    Don't request any options (unless -O is given)
    -r,--request IP        Request this IP address
    -x OPT:VAL        Include option OPT in sent packets (cumulative)
                Examples of string, numeric, and hex byte opts:
                -x hostname:bbox - option 12
                -x lease:3600 - option 51 (lease time)
                -x 0x3d:0100BEEFC0FFEE - option 61 (client id)
    -F,--fqdn NAME        Ask server to update DNS mapping for NAME
    -V,--vendorclass VENDOR    Vendor identifier (default 'udhcp VERSION')
    -C,--clientid-none    Don't send MAC as client identifier
    -v            Verbose
Signals:
    USR1    Renew lease
    USR2    Release lease

我們針對這幾個選項做討論好了，其他的可以去看 udhcpc 的 man page 獲得更多的訊息與使用方式

-i IFACE: 選定 udhcpc 所要使用的網路介面
- usage: udhcpc -i wlan0 (假設是使用 wifi 介面)
- 可以針對不同的網路介面去取得 dhcp server 所配給的 ip address
-p PIDFILE: 當 udhcpc 執行後有保留其 process 的時候，建立 udhcpc pid file
- usage: udhcpc -i eth0 -p /var/run/udhcpc-eth0.pid
- 可以保存其 pid file 並透過 pid 相關的控制指令去控制其 pid file，例如 kill 指令 (kill 不單單是可以殺掉 process 也可以傳輸 signal)
-s SCRIPT_PATH: 可以使用特定的 udhcpc 腳本
- usage: udhcpc -i eth0 -s /etc/udhcpc_special.script
- 因為有時候會針對不同的介面去跑不同的腳本，而腳本的討論會在這個文章中做說明(等更新時連結會附上)
- 預設的腳本路徑是 /usr/share/udhcpc/default.script 當沒有這個檔案應該沒辦法跑 udhcpc，所以這個腳本一定要有，不帶參數的時候就是跑這個腳本
-t RETRY_NUM: 指定取得 dhcp reply 的次數
- usage: udhcpc -i eth0 -t 3
- RETRY_NUM 表示當 udhcpc 要不到 dhcp reply 的時候還會執行的次數 (實際上是 RETRY_NUM-1)
- 當成功要到 ip address 就不會再發送後續次數的封包
-T TIMEOUT: 設定 dhcp reply 回覆的等待時間
- 預設是三秒
- 如果三秒等待不到 reply packet 就會進入後續動作 (若有 -q 就離開，有 -t 3 就會繼續發 request 封包)
-A AFTER_N_SECS: 若 dhcp 失敗後，等待 AFTER_N_SECS 後再執行一次相同動作
- usage: udhcpc -i eth0 -A 60，表示失敗後等待 60 s 再次執行 udhcpc -i eth0 -A 60
- -A 通常要配 -b 或是 -p，在背景執行時失敗後會重新執行 udhcpc
- 這個跟 -t RETRY_NUM 不一樣，-A 是當程式真的認為已經進入了 dhcp failure 的狀態的時候會等待一段時間後再執行 udhcpc，而 -t 次數都結束且都沒有要到 ip address 的時候才會認定是 dhcp failure
- 預設是 20 s
-f/-b: process 執行的位置 foreground / background
- usage: udhcpc -i eth0 -f / udhcpc -i eth0 -b
- -b 比較特殊，-b 是當封包沒有要到的時候會自動進入背景，此時 process 不會消失，可以使用 kill() 傳送 signal 給 udhcpc process
-n: 當沒有要到 ip address 的時候離開 process
- usage: udhcpc -i eth0 -n
- -b 與 -n 不要同時存在，一個是沒要到會進入背景執行，另一個是沒要到會刪掉 process，如果兩個同時存在時，我試過 -n 的 priority 比較高，-b 沒有意義
-q: 當要到 ip address 的時候離開
- usage: uchcpc -i eth0 -q
- 這個在一些特殊的地方會用到，通常當你要到 ip address 之後不會想要針對 process 進行處置的時候可以用此 option
- 若你只是想要從網域中發送 dhcp 封包並且獲得一個合理的回覆，但並不會想要對此封包做任何處置用這個指令也很適合
-R: 當 process 被殺掉的時候執行 release request
- usage: udhcpc -i eth0 -R
- 這個算是蠻重要的一環，但也相對要小心使用，因為這樣才可以保證網域內的網路分配是可以循環使用的，不然通常沒有加上 -R 的 udhcpc 離開時，dhcp server 並不知道，導致此 ip address 一直被這個 mac 所佔用，要等到 86400 秒租約過期後才會釋出

關於 udhcpc signal 的討論 (`SIGUSR1/SIGUSR2`)

關於狀態機的討論，請看這個文章(等更新後會附上)
SIGUSR1 (10): 目的是強制執行 renew 狀態，狀態機會跳到 RENEW_REQUESTED，但是等同於 RENEW 狀態，之後自動進入 REBINDING 狀態並且發送 DHCPREQUEST packet
之後會運行 timeout >> 1 直到 timeout <=0 為止，總共花了約 50s 才發生 timeout 回到 INIT 狀態並且 script run deconfig
SIGYSR2 (12): 目的是強制 release 現在的 lease，並將狀態強制進到 RELEASED 狀態，此狀態在 udhcpc source code並沒有任何功能，就是一個 idle status，但是如果收到 SIGUSR1 的訊號時，就會立即將狀態回到 INIT 狀態

由以上的討論，如果要將 udhcpc 設成 daemon 的話，最好的方式就是執行

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pid = check_pid("/var/run/udhcpc-eth0.pid");
kill(SIGUSR2, pid); // set udhcpc to release state
kill(SIGUSR1, pid); // set udhcpc to init state and get lease again

實際 udhcpc 指令的使用方式

我們直接用 bash 的指令直接說明，以下是我在公司工作時被要求需要達到的網路功能

希望網路要到的時候會產生一個 pid file: /var/run/udhcpc-<IFACE>.pid
希望可以發送三次 udhcpc 的 requeset 封包 (實驗過後覺得發送三次最適當)
希望沒有要到的時候可以每 60 秒嘗試再要一次 ip address

就以上三點，我們可以直接使用剛剛提到的 option 組合來實現：

1	udhcpc -i <IFACE> -p /var/run/udhcpc-eth0.pid -b -t 3 -A 60

理論上要不到 ip，會進入背景，並且 hang 60 sec 之後才會再丟 3 次 discover 封包，若可以要到的話，就可以直接要到 IP，daemon 還是會存在，若要不到的話，會重新計數 retry 時間，然後 60s 後自動要到 ip address

這篇結束後，我們將會討論 udhcpc 所使用的 script 的結構與設計方式

關於 udhcpc signal 的討論 (SIGUSR1/SIGUSR2)

實際 udhcpc 指令的使用方式

關於 udhcpc signal 的討論 (`SIGUSR1/SIGUSR2`)