查看“0026 MPSE 4G Matrix（多卡负载均衡和多链路聚合扩展板）”的源代码

== '''关键词''' ==
树莓派、树莓派5、4G、Matrix、扩展板、OpenWrt、MWAN3、负载均衡、load balancing、MPTCP、多链路聚合

== '''一、简介''' ==
随着直播市场的火热，部分专业UP主对视频推流的稳定性有了进一步的要求，简单来讲就是希望网络连接能更快、更稳。此时就有了多卡负载均衡和多链路聚合的硬件设备，这些专业设备一般都比较昂贵。今天要给大家演示的是一款基于树莓派平台的多4G扩展板，我们称之为MPSE_4G_Matrix扩展板，即4G阵列扩展板。我司其它的带4G和USB的扩展板也可以通过USB扩展4G模块来构建多WAN链路进行演示。

== '''二、硬件资源''' ==

== '''三、系统烧写''' ==
3.1 本文档采用OpenWrt系统进行测试，OpenWrt系统版本为：openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.100-20240805.img.gz。

3.2 系统烧写在SD（TF）卡上，[[0005 MPS2242 2280 2280P（单SSD扩展板）#3.2 从TF卡启动|点击直达烧写方法说明]]。

== '''四、OpenWrt系统下的配置与演示''' ==

=== 4.1 概述 ===
MPSE_4G_Matrix扩展板配合树莓派5，树莓派5具有原生千兆网口和无线网卡，扩展板具有一个百兆网口，另外可以连接最多3个USB转4G模组。本章将演示下列两种场景：

1. MPSE_4G_Matrix的百兆网口，以及1个USB转4G模组，分别作为WAN，进行负载均衡和多链路聚合，树莓派5原生千兆网口和作为LAN，树莓派5的无线网卡做无线AP（master模式）使用。（以下章节简称为2WAN2LAN）

2. MPSE_4G_Matrix的百兆网口，以及2个USB转4G模组，分别作为WAN，进行负载均衡和多链路聚合，树莓派5原生千兆网口和作为LAN，树莓派5的无线网卡做无线AP（master模式）使用。（以下章节简称为3WAN2LAN）

=== 4.2 准备工作 ===
本文档使用的OpenWrt系统为：openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.100-20240805.img.gz

烧写OpenWrt系统并上电启动后，我们通过树莓派5上的网口连接网线至PC网口，将联通外网的网线连接到扩展板上的百兆网口，待PC的网卡与树莓派5上的网口连接成功后，我们在Windows设置中找到网络和Internet，在以太网中打开连接的网络查看默认网关的IP地址，这个地址就是OpenWrt系统的后台配置页面地址，如图所示，本文测试的地址为192.168.198.1：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_53.jpg

然后打开网页浏览器输入192.168.198.1进入OpenWrt系统。默认用户名为<code>root</code>，默认密码为<code>password</code>：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_54.jpg

=== 4.3 设置WAN口和无线AP ===

==== 4.3.1 概述 ====
系统启动后，我们点击”网络 - 接口“，可以看到在接口中，目前只有一个LAN口，并无任何WAN口，因此我们需要手动添加WAN口。

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_01.jpg

点击”系统 - TTYD 终端“，使用默认用户名和密码登录，执行<code>ifconfig -a</code>，显示如下：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_02.jpg

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_03.jpg

各个适配器分别如下：

eth0：树莓派5的原生千兆网口，目前已经作为LAN使用；

eth1：MPSE_4G_Matrix扩展板的百兆网口；

eth2：USB转4G模组；

wlan0：树莓派5的无线网卡。

以下将分别介绍把eth1、eth2设置成WAN口，把wlan0设置为无线AP。

==== 4.3.2 将MPSE_4G_Matrix扩展板的百兆网口（eth1）设置成WAN口 ====
点击”网络 - 接口“，点击”添加新接口“：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_04.jpg

按下图进行设置，设置完毕后点击”提交“：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_05.jpg

在”防火墙设置“中，把防火墙区域设置为wan，设置完毕后点击”保存&应用“：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_06.jpg

保存&应用后会自动回到接口页面，稍等片刻，我们就可以看到这个WAN1已经正确地获得了上级路由器的地址：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_07.jpg

==== 4.3.3 将USB转4G模组（eth2）设置成WAN口 ====
点击”网络 - 接口“，点击”添加新接口“：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_08.jpg

按下图进行设置，设置完毕后点击”提交“：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_09.jpg

在”防火墙设置“中，把防火墙区域设置为wan，设置完毕后点击”保存&应用“：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_10.jpg

保存&应用后会自动回到接口页面，稍等片刻，我们就可以看到这个WAN2已经正确地获得了模块的地址：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_11.jpg

==== 4.3.4 将树莓派5的无线网卡（wlan0）设置成无线AP ====
默认状态下，树莓派5自带的无线模块已经配置成了无线AP，我们在在“网络 - 无线”可以看到这个AP，红框处即位该AP的SSID：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_36.jpg

默认状态下该AP是没有加密的，如需设置加密，请点击”修改“：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_37.jpg

在”接口配置 - 无线安全“中设置加密信息：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_38.jpg

如果发现找不到该AP，可以将无线先停用再启用试试。

=== 4.4 2WAN2LAN演示 ===
此时我们在”网络 - 接口“中，可以看到有WAN1和WAN2两个WAN口：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_39.jpg

点击”网络 - 负载均衡 - 接口“，将上面的2个WAN口一一添加进去，下面以添加WAN1为例，其余WAN口也是按同样的方式添加：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_19.jpg

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点击”保存“，然后回到”网络 - 负载均衡 - 接口“，把剩下的1个WAN口也添加进去，最后点击”保存&应用“：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_40.jpg

点击”网络 - 负载均衡 - 成员“，将上述2个接口一一添加进去，自定义成员名称，点击添加：

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按下图进行设置，设置完毕后点击”保存“：

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回到”网络 - 负载均衡 - 成员“，把另外一个成员也添加进去，最后点击”保存&应用“：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_41.jpg

点击”网络 - 负载均衡 - 策略“，点击修改：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_25.jpg

点击”使用的成员“后面的加号，将上面添加的成员一一添加进去，然后点击”保存“：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_42.jpg

回到”网络 - 负载均衡 - 策略“，可以看到策略已经建好，点击”保存&应用“：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_43.jpg

点击”服务 - MWAN3分流助手“，选中”启用“后点击”保存&应用“：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_28.jpg

出现绿色的”MWAN3 Helper 运行中“，即表明启用成功：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_29.jpg

点击”网络 - 接口“，点击LAN的”修改“：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_44.jpg

在”基本设置“中，添加自定义的DNS服务器：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_45.jpg

然后点击”保存&应用“，这样就设置完成了。

目前我们使用MPSE_4G_Matrix扩展板的百兆网口，以及1个USB转4G模组，分别作为WAN。重启系统，在PC上测试一下此时的网速，测试结果如下：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_46.jpg

百兆网口接200M宽带，因为是百兆网口，所以最大速度只能达到100M，再加上4G网速大约是50M，合起来为150M，本次实测基本上达到了最大下行网速。

注意，OpenWrt系统会对各个成员进行自动分流与负载平衡，并不是说一定会把几个成员的上下行网速叠加，而是系统根据实际情况，选择由哪些成员负责上行流量，哪些成员负责下行流量。

我们在”网络 - 接口“的接口总览中，也能看到两个WAN口分别的流量：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_47.jpg

我们用手机连接树莓派5的无线AP，测试一下手机上的网速，测试结果如下：

http://www.mcuzone.com/wiki/0026_MPSE_4G_Matrix/0026_MPSE_4G_Matrix_48.jpg