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1. TR069（CWMP）程序设计思想

程序架构设计的思想来自于easycwmp官网，看过或者用过easycwmp的工程师应该都知道，该开源代码还有商业版，而且价格不菲。easycwmp官网如是说：DataModel is developped with shell as free solution and with C as commercial solution.。开源代码用来学习还是值得的，若是用于商业产品可能就会显得"力不从心"。具体原因在前面的easycwmp商业源码和免费源码对比中可见，那么如何开发可以商业使用的TR069模块，并且实现DataModel 和CWMP core分离，以便于快速开发业务需求。本篇介绍如何实现这样的系统模块，并且这样的系统模块在主流OEM厂商的研发中非常实用。

网管系统目前在一些主流的家用路由、企业网关、语音电话等网络产品中应用广泛。我们可以把TR069部分做一个参考系统名为“TR069平台”，属于远程网管系统的一个子系统。主要功能是通过TR069(CWMP)协议基于可靠链接的TCP协议来远程管理CPE设备。本系统在系统中的位置如图4.1所示。

2. 架构分析

TR069主体架构协议与设备数据模型层进行分离，达到各产品使用相同的框架，设备相关的编译成一个动态Library或者静态库形式。通过不断的实践，可以使TR069主体框架不断成熟。在国内，可以实现对于同款产品供应给不同的通讯商(电信，移动，联通等)，相同的功能，通过可能仅需要改变节点文件XML，基本上不需要改变协议代码。这样，可以快速实现产品的移植开发，更好的维护产品升级。
(1) 对于协议的扩展的分析
对于TR069协议来说，有些功能是可以扩展的。比如事件，可以定义协议规范的上报事件，也可以根据运营商实现私有化或者自定义的事件。比如数据模型的方法，也可以扩展自定义的节点和相应的RPC操作方法等。这些都需要在技术开发实现过程中需要分析清楚。
(2) 对于不同设备，不同产品线差异的分析
需要在相应的XML配置文件中体现出来。
(3) 对于不同TR069客户端之间冲突的分析
在通过TR069改变系统配置的时候，考虑使用进程间互斥来避免发生冲突。
(4) 对于协议开发过程的依赖库分析
对于TR069协议层，主要依赖于网络通信库libcurl和XML文件解析库libexpat，帮助我们简化实现协议层的源码编写工作。，而DataModel数据层，根据自身产品的业务特点，可以使用uci存储、sqlite数据库等实现产品的业务功能开发。
(5) Stun协议支持分析
STUN是RFC3489规定的一种NAT穿透方式,对应于TR111协议，本系统平台采用独立线程运行，支持公网上的网管平台连接，后面会有专门介绍如何实现STUN的CPE侧开发。

3. TR069程序设计

tr069程序的单进程处理流程。大致分为：配置文件解析模块，日志模块，设备xml解析模块，任务模块以及事件处理模块（有关联），多线程模块（可插入模块）等。
原则上，CWMP core的程序代码不需要修改，主要是根据客户的需求修正或者进行"插入式的"新增事件类型和模块化处理。而设备相关的程序，我们封装成了一个动态库（libcwmp.so），便于产品的独立编译和维护开发。

3.1 配置文件解析（libconf）

根据配置文件的全路径和内容初始化数据结构，使用例子如下：

char      conf_file[PATH_MAX] = {0};
conf_t   *tmp = NULL;
tmp = conf_load(conf_file);
count = conf_get_int(tmp, "global:count", 0);

3.2 日志模块

为了便于和Linux的syslog统一和管理，这里定义的日志等级与syslog一致。　
CWMP_LOG_EMERG ----------------------> EMERG = 0
CWMP_LOG_ALERT ----------------------> ALERT = 1
CWMP_LOG_CRIT ----------------------> CRIT = 2
CWMP_LOG_ERROR ----------------------> ERROR = 3
CWMP_LOG_WARN ---------------------> WARN = 4
CWMP_LOG_NOTICE ---------------------> NOTICE= 5
CWMP_LOG_INFO ---------------------> INFO = 6
CWMP_LOG_DEBUG ---------------------> DEBUG = 7

3.3 XML解析模块

使用libexpat库函数解析设备XML格式文件，以及CWMP和ACS之间交换的SOAP消息。device.xml文件内容如下：

<TR069 xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"><trf><obj name="InternetGatewayDevice"><param name="DeviceSummary" getval_func="CpeGetDeviceSummary"></param><param name="LANDeviceNumberOfEntries" type="2" getval_func="CpeGetLANDeviceNumberOfEntries"></param><param name="WANDeviceNumberOfEntries" type="2" getval_func="CpeGetWANDeviceNumberOfEntries"></param><obj name="DeviceInfo" noti_rw="1"><param name="SpecVersion" getval_func="CpeGetDeviceInfoSpecVersion"/><param name="HardwareVersion" getval_func="CpeGetDeviceInfoHardwareVersion"></param><param name="SoftwareVersion" getval_func="CpeGetDeviceInfoSoftwareVersion"></param><param name="Manufacturer"      getval_func="CpeGetDeviceInfoManufacturer"></param><param name="SerialNumber"      getval_func="CpeGetDeviceInfoSerialNumber"></param><param name="ManufacturerOUI" getval_func="CpeGetDeviceInfoManufacturerOUI"></param><param name="ProvisioningCode" rw="1" getval_func="CpeGetDeviceInfoProvisioningCode" setval_func="CpeSetDeviceInfoProvisioningCode"></param><param name="ProductClass" getval_func="CpeGetDeviceInfoProductClass"></param><param name="DeviceType" getval_func="CpeGetDeviceInfoDeviceType"></param><param name="ModelName" getval_func="CpeGetDeviceInfoModelName"></param><param name="CpeWANAddress" noti_rw="1" rw="1" getval_func="CpeGetCpeWANAddress" setval_func="CpeSetCpeWANAddress"/></obj><obj name="ManagementServer"><param name="ConnectionRequestURL"                                   getval_func="CpeGetManagementServerConnectionRequestURL"></param><param name="ConnectionRequestUsername"     rw="1"    noti_rw="1"    getval_func="CpeGetManagementServerConnectionRequestUsername" setval_func="CpeSetManagementServerConnectionRequestUsername"></param><param name="ConnectionRequestPassword"     rw="1"    noti_rw="1"    getval_func="CpeGetManagementServerConnectionRequestPassword" setval_func="CpeSetManagementServerConnectionRequestPassword"></param><param name="Username"                      rw="1"    noti_rw="1"    getval_func="CpeGetManagementServerUsername"          setval_func="CpeSetManagementServerUsername"></param><param name="Password"                      rw="1"    noti_rw="1"    getval_func="CpeGetManagementServerPassword"          setval_func="CpeSetManagementServerPassword"></param><param name="ParameterKey"                   getval_func="CpeGetManagementServerParameterKey"      setval_func="CpeSetManagementServerParameterKey"/><param name="URL"                           rw="1"    noti_rw="1"    getval_func="CpeGetManagementServerUrl"               setval_func="CpeSetManagementServerUrl"></param><param name="PeriodicInformEnable"          rw="1"  noti_rw="1"  type="3" getval_func="CpeGetManagementServerPeriodicInformEnable"      setval_func="CpeSetManagementServerPeriodicInformEnable"></param><param name="PeriodicInformInterval"        rw="1"  noti_rw="1"  type="2" getval_func="CpeGetManagementServerPeriodicInformInterval"    setval_func="CpeSetManagementServerPeriodicInformInterval"></param><param name="PeriodicInformTime"            rw="1"          type="4" getval_func="CpeGetManagementServerPeriodicInformTime"        setval_func="CpeSetManagementServerPeriodicInformTime"></param></obj><obj name="Time"><param name="Enable"          rw="1"  type="3"     getval_func="CpeGetTimeEnable"          setval_func="CpeSetTimeEnable"></param><param name="NTPServer1"              rw="1"     getval_func="CpeGetTimeNTPServer1"      setval_func="CpeSetTimeNTPServer1"></param><param name="CurrentLocalTime"       type="4"             getval_func="CpeGetTimeCurrentLocalTime"></param></obj><obj name="X_CT-COM_MonitorCollector"><param name="Enable"      noti_rw="1"     rw="1" type="3"   getval_func="CpeGet_MonitorEnable"                 setval_func="CpeSet_MonitorEnable"></param><obj name="MonitorConfig"  rw="1" addobj_func="TRF_Add_MonitorConfig" delobj_func="TRF_Del_MonitorConfig"  refresh_func="TRF_Refresh_MonitorConfig"><obj name="0"><param name="ParaList"  noti_rw="1"     rw="1"   getval_func="CpeGet_MonitorConfig_ParaList"                 setval_func="CpeSet_MonitorConfig_ParaList"></param><param name="TimeList"   rw="1"  type="2"          getval_func="CpeGet_MonitorConfig_TimeList"      setval_func="CpeSet_MonitorConfig_TimeList"></param></obj></obj></obj><obj name="LANDevice"><obj name="1"><param name="LANEthernetInterfaceNumberOfEntries" type="2" getval_func="CpeGetLANEthernetInterfaceNumberOfEntries"/></obj></obj><obj name="ObjTest"   rw="1"  addobj_func="TRF_Add_ObjTest" delobj_func="TRF_Del_ObjTest" refresh_func="TRF_Refresh_ObjTest"><obj name="0"><param name="TestEnabled" rw="1" type="3" getval_func="CpeGetObjTest_TestEnabled" setval_func="CpeSetObjTest_TestEnabled"/></obj></obj></obj></trf><devlib name="/usr/lib/libcwmp.so"></devlib><auth name="dev_get_auth"></auth><listenport name="dev_get_listenport"></listenport><wanparamname name="dev_get_wanparam_name"></wanparamname><bootstrap name="dev_bootstrap"></bootstrap><init name="dev_init"></init><reboot name="dev_reboot"></reboot><factoryreset name="dev_factoryreset"></factoryreset><download name="dev_download"></download><acsstatus name="dev_set_acs_status"></acsstatus><urldnsresolve name="dev_url_dns_resolve"></urldnsresolve><upload name="dev_upload"></upload><cwmpenable name="dev_cwmp_enable"/><informlist><inform name="InternetGatewayDevice.DeviceInfo.ModelName"/><inform name="InternetGatewayDevice.DeviceInfo.DeviceType"/></informlist><eventlist><event name="X CT-COM BIND"></event></eventlist></TR069>

InternetGatewayDevice是整个参数树的根。obj表示这是一个对象，obj可以读，可以写，当obj的name为0时，表示该obj可以是个模板，为创建后面的实例提供一个模板，当ACS查询时，不会把obj name为0的Obj发送给ACS。Obj的rw=1，表示该obj可以添加子obj，通过addobj_func来添加，通过delobj_func来删除，refresh_func表示刷新该obj下的信息。 Obj的noti_rw =1认为可以设置该obj的属性，譬如notify属性，如果设置了obj的属性，则认为该obj下的所以子树都有该属性。Param表示一个参数项，参数可以读，可以写，通过getval_func来读，通过setval_func来写。noti_rw=1认为可以设置该Param的属性，譬如notify属性。Type的含义如下：

string             ------------------------->         0
int                -------------------------->         1
unsigned int       ----------------------->         2
bool               ------------------------->         3
datetime           ----------------------->         4
base64             ----------------------->         5
long               ------------------------->         6
unsigned long      ---------------------->         7
hex binary         ----------------------->         8
object             ------------------------->         9

3.4 TASK任务模块

根据任务队列中的消息类型进行处理，把需要发送给ACS的事件event消息加入事件队列。

//诊断
#define TASK_DIAG           1
//重启
#define TASK_REBOOT         2
//恢复出厂设置
#define TASK_FACTORY        3
//download
#define TASK_DOWNLOAD       4
//upload
#define TASK_UPLOAD         5
//change ACS URL
#define TASK_CHANGE_ACS_URL 6
#define TASK_SUBDEVICE      7
#define TASK_ADD_EVENT      8
#define TASK_ADD_INFORM     9
#define TASK_CLEAR_EVENT    10#define TASK_VPN_RESTART    20
#define TASK_SYSLOG_RESTART 21
#define TASK_FIREWARE_RESTART 22#define TASK_OTHER          99

3.5 事件处理模块

使用event_handle函数来处理事件，通过信号量来等待是否需要处理的事件，以及从事件队列中获取处理的事件。同理，在其他线程函数中，通过置信号量，将事件加入队列中来通知该模块处理。

    STATUS_IDLE = 0,        /* 空闲状态 */STATUS_INIT,            /* 初始化，获取ACS的URL，以及发送Inform消息*/STATUS_CONN,            /* CPE和ACS处于连接状态，并处理ACS下发的任务 */STATUS_ERROR,         /* 发生错误 */STATUS_FINS,          /* 结束事件处理 */

3.6 其他线程

为了实现"低耦合高内聚"的模块化思想，程序设计采用了多线程来实现。比如：周期上报Inform事件， 根据tr069规范监测参数变化的上报事件，检测WAN口地址变化的事件，STUN线程，DHCP发现ACS地址事件。

4. 数据结构设计

4.1 cwmp_context结构体

cwmp_context结构体是CWMP进程处理的上下文，主要包括初始化设备参数树，Value change，监视参数变化，记录事件等。

struct cwmp_context{file_context_t      file_ctx;           //配置文件trf_param_t         param_root;         //参数树根节点dev_info_t          dev_info;           //设备信息void                *handle_lib;        //设备library的handleint                 acs_port;           //监听ACS的端口int                 acs_retrycount;     //连接ACS重试次数int                 notify_interval;    //监视参数变化的间隔时间pthread_mutex_t     mutex_attr;hash_t              *ht_attr;           //记录参数属性，需要上报的。pthread_mutex_t     mutex_val_change;hash_t              *ht_val_change;     //记录Value Changechar                **inform_array;     //需要上报的参数项数组int                 inform_count;       //需要上报的参数项总数pthread_mutex_t     mutex_inform_tmp;char                **inform_array_tmp; //临时需要上报的参数项数组int                 inform_count_tmp;   //临时需要上报的参数项总数pthread_mutex_t     mutex_evt;int                 evt_count;event_info_t        *evt_array;         //记录事件event_global_t      evt_global_info;    //记录由于重启需要保存的信息sem_t               sem_send_acs;       //发送给acs信息的信号量pthread_mutex_t     mutex_task;         //for task_listlist_t              *task_list;         //task listsem_t               sem_task;pthread_mutex_t     mutex_param;        //对参数进行加锁，防止多线程操作时导致程序不稳定//仅在对参数有操作的线程中加锁trans_t             transfer_info;      //用于Download和Upload
};

4.2 EventType

EventType主要定义了规范中的事件类型：

typedef enum
{EVENT_BOOTSTRAP = 0,EVENT_BOOT,EVENT_PERIODIC,EVENT_SCHEDULED,EVENT_VALUECHANGE,EVENT_KICKED,EVENT_CONNECTIONREQUEST,EVENT_TRANSFERCOMPLETE,EVENT_DIAGNOSTICSCOMPLETE,EVENT_REQUESTDOWNLOAD,EVENT_AUTONOMOUSTRANSFERCOMPLETE,EVENT_MREBOOT,EVENT_MSCHEDULEINFORM,EVENT_MDOWNLOAD,EVENT_MUPLOAD,EVENT_MAXCOUNT
}EventType;

对于自定义的事件类型可以通过xml中如下定义：

   <eventlist><event name="X CT-COM BIND"></event></eventlist>

定义树形结构的节点，每个节点拥有自己的属性和方法。

4.3 设备业务相关

<devlib name="/usr/lib/libcwmp.so"/>                          Libary的位置
<auth name="dev_get_auth"/>                              是否需要开启ACS的认证
<listenport name="dev_get_listenport"/>                          CWMP的监听端口
<wanparamname name="dev_get_wanparam_name"/>                  取得WAN口的参数项名称的全路径
<bootstrap name="dev_bootstrap"/>                          判断是否取得首次连接到ACS的标志
<init name="dev_init"/>                                  初始化设备操作
<reboot name="dev_reboot"/>                              设备的reboot方法
<download name="dev_download"/>                              设备的download的方法，包括下载，升级之类的方法
<upload name="dev_upload"/>                              设备upload的方法，包括生成配置文件，上传日志等方法
<cwmpenable name="dev_cwmp_enable"/>                          判断是否启动CWMP进程
<urldnsresolve name="dev_url_dns_resolve"></urldnsresolve>    ACS的URL解析
...

5. 总结

CWMP core与Datamodel分离，通过不断的调试和实践，并应用于不同的运营商（电信，联通，移动），使得CWMP core的程序不断成熟稳定。
对于相同的功能，我们仅仅需要修改device.xm就可以实现需求，而不用去修改代码；
对于新增的参数项或者节点开发，我们仅需要开发设备相关的库；
对于新增的事件或者ACS下发的任务，修改library的同时我们只需要稍微修改CWMP core的程序就可以达到目的；
对于新增模块，我们采用线程"插入"的思想来实现，而不用修改程序的主体架构。