电子发烧友App
作者：架构师李肯(全网同名)
1 前言
本文重点介绍了基于RT-Thread和RA6M4实现samba服务的移动网盘，包括RT-Thread操作系统的使用情况、硬件载体RA6M4处理器、Samba服务的适配移植等核心内容。
关于Samba服务，使用Linux系统作为开发环境的小伙伴一定非常熟悉，它是Linux操作系统中的文件系统与Windows操作系统的文件系统沟通的重要桥梁。更多关于它的更多介绍，可以详见 Samba 。
2 项目简介
2.1 项目名称
基于RT-Thread和RA6M4实现samba服务的移动网盘
2.2 设计思路
基于RT-Thread操作系统，使用RA6M4硬件载体实现samba服务器的功能，把文件通过 samba 协议共享出去。
2.3 主要解决的问题
在使用场景上，这个嵌入式移动网盘的投入使用，可以满足一定程度上解决云主机快速免费存储空间扩容的难题，且数据本地可控。
2.4 项目创新点
samba服务在小型RTOS设备上的移植和使用。
3 系统架构介绍
系统核心架构图如下图所示：
一言以蔽之：Windows系统通过samba协议访问搭载RT-Thread操作系统的RA6M4实现的smdb服务 。
4 系统设计说明
下面就系统的各个组件的设计，做简要的说明。
4.1 硬件部分
硬件部分主要分为四大部分：MCU主控、Wi-Fi模组。
MCU主控 ：RA6M4
Wi-Fi模组 : ESP8266
我这里使用的搭建ESP8266 Wi-Fi芯片的模组ESP-12F，它是由安信可科技开发的，该模块核心处理器 ESP8266 在较小尺寸封装中集成了 业界领先的 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，带有 16 位精简模式，主频支持 80 MHz 和 160 MHz，支持 RTOS，集成 Wi-Fi MAC/ BB/RF/PA/LNA，板载天线。
4.2 软件部分
RT-Thread内核部分
本项目使用了最新版本的RT-Thread，由于本项目需要使用 at-server 的功能，而Studio更新的 4.1.0 版本并没有很好地支持这个特性，后面在最新的代码仓库中看到了有关 at-server 的更新，于是手动更新到了最新的版本。
软件包部分
这里主要用了 at_device 软件包，并且使用它搭载 ESP8266 Wi-Fi模块，建立server角色的网络服务。在测试工程中，还使用了 ramdisk 这个软件包，但是使用过程中，发现了一些问题，后面没有再使用。
samba服务部分
本次移植samba源码，考虑到嵌入式设备的ROM/RAM比较紧张，特意找了很老的samba源码，最终的实现也证实了这一点，太新的版本压根不够资源去移植，且它依赖了大量Linux原生的接口，根本无从适配。
经过简单验证和挑选，我选的是 smaba-1.9.13，这个版本大概是 1995年发布的，大家可以想象下：
更多samba的历史版本，可以查看 这里
https://download.samba.org/pub/samba/old-versions/
应用逻辑部分
应用逻辑部分，比较简单，基本就是初始化系统、初始化Wi-Fi网络，初始化文件系统、初始化smbd的配置文件，以及启动smbd服务器，并处于监听状态，等待客户端来连接。
5 项目实施过程
主要实施过程如下所示：
5.1 项目预研
早期有做了一个 嵌入式移动网盘 的初步方案，不过当时是想自己实现协议，真正实现下来，难度可是非常大;不仅要自己设计协议，还要自己设计客户端、服务端，这期间的稳定性也没办法保证。
后来，我考虑到了使用 现在的samba协议做移植，但看了最新版本的smaba协议源码，感觉一般的嵌入式设备压根可能跑不起来，因为实现得太庞大了。
在这次项目前期，我想到会不会samba早期的实现包会比较轻量呢，也许能够在RTOS上基于嵌入式设备把它跑起来?抱着试一试的态度，才有了这个项目。
5.2 方案设计
整体方案设计，延续上文有提及的系统架构示意图，整体上思路还是比较简单，核心工作就是完成samba协议基于RT-Thread和RA6M4上的移植适配。
这个方案下，客户端(Windows侧)都是现成的，并不存在障碍，但是要保证实现的smbd服务能兼容Windows10的samba挂载请求。
5.3 方案移植
真正做方案移植的时候，我分三步走，每一步的输出都是后一步输入的重要前提：
第一步：检索可用的samba源码版本，使用原生的Linux系统快速验证
这一部分，重点是要快速验证可行性，并且只能是源码编译那种移植，不能用软件包，期间我总共下载了近 20 个版本，最终选定使用 1.9.13 版本，理由是它使用了SMB2协议版本，同时，它的源码结构是一开始的简单版本模式的最后一个版本，后面的版本源码目录就变得复杂了，层次关系比较乱。
第二步：使用Qemu-vexpress-A9做基于RT-Thread操作系统的移植适配
单在Linux上跑通了并不稀奇，也不见得就一定能在RT-Thread系统上跑通，所以为了尽快验证在RT-Thread跑通的可能性，我选用Qemu-vexpress-A9做仿真验证，解决一些接口移植的问题，同时还要调通smbd跑起来后，对Windows10的samba请求的兼容。
幸运地是，在Qemu上移植还是比较顺利的，我把一些操作系统没有实现的接口玻璃出来，同时一些RTT无法支持的特性就使用宏定义屏蔽，只要不影响核心逻辑功能即可。
另外一个，使用QEMU模拟器，使用使用 网卡桥接或网卡共享 使得windows可以链接QEMU建立的服务器，这个课题也在这部分的移植中有所收获，以后有时间可以写篇教程介绍介绍。
第三步：将Qemu模拟器跑通的源码移植到RA6M4上
最后一步才是真正的上战场，这里就需要先熟悉RA6M4的开发环境，工程模板的主题框架等等。
随后才慢慢开始移植ESP8266的接入，samba源码的接入，下载调试等等。
这期间也遇到了一个很坑的的事，在接入ESP8266的时候，不知参考了论坛哪篇文章，它展示的UART3的引脚号是错误的，结果把我误导了，导致ESP8266死活不成功。
后面还是自己翻手册，找到了配置引脚的地方，终于把Wi-Fi模块搞定了，真的是 尽信书，不如无书 !
5.4 方案调试
方案调试，一个是把ESP8266接入进来，让RA6M4具备对外的网络能力;另一个就是把samba服务在RA6M4上给跑起来。不过这说起来，真的就是一把鼻涕，一把累。后面的项目总结会祥讲，每一个成功的项目背后一定少不了困难。
5.5 方案优化
后续提升下RA6M4的server网络模式的稳定性、将文件系统挂载在flash上的可能性，同时实现samba服务中对用户名和密码的校验。
6 项目效果显示
相关的展示图片和演示视频，见下文：
【项目展示图片】
【项目演示视频】点击 这里 播放。
【项目开源代码】
REPO: RT-Thread_RA6M4_Samba
https://gitee.com/recan-li/rt_thread_ra6m4_samba
7 项目复盘
搞了几个项目了，RT-Thread Studio还是用不惯，可能一直以来开发我都习惯了远离这种集成式的编程IDE，移植倾向于类似sublime这种轻量级的编辑工具，它只负责编辑，构建编译还是使用其他的方式进行。我总是觉得这样收放更加自如，现在使用Studio，有些时候总觉得缩手缩脚的，可能真的是使用不够熟吧。
RTT中实现 at-server 的可参考例程很少，在论坛里也发现好几个朋友有类似的困惑：第一个是如何使用，第二个是稳定性如何。后续有时间我再总结总结我使用这个 at-server 的一些经验。
在我的这个项目中，说实话 RA6M4 这个使用起来还是比较 吃力，主要由两个方面：
1)这个项目强烈依赖网络，而本身资源环境并不带网络适配器，只能使用类似ESP8266这种外设网卡，而且是AT模式，加上RTT中的 at-server “并不稳定好用”，所以前期我这里摸索困惑了好久好久，一度有放弃的念头;
2)这个项目强烈依赖文件系统，而RA6M4的例程里，对文件系统这一块也暂时未看到好的适配例程，只能自己去玩;所以为了加快方案的验证，我采用了 ramfs 用内存去仿真文件系统，一定程度上解决了一些问题;但是偏偏ramfs又不支持创建目录，经过搜索软件包，得知ramdisk这个软件包可以解决这个问题。结果使用后，挂载是挂载上了，也可以创建目录，但是/tmp目录下一堆的莫名文件，每个文件几百MB，也可能是一些配置搞错了，但是挂载出来的文件系统有问题;最后还是放弃了ramdisk。
综上两个最大的需求，都没有很好的解决方案，所以最终在RA6M4上实现的并不是很稳定。
类似的，同样的samba源码，在QEMU-VEXPRESS-A9上，跑得非常优秀，非常稳定，这个真就比不了。
samba 源码的移植过程中，遇到很多Linux原生对文件系统权限管理的接口或内容，考虑到RTT这边实现的文件系统肯定没有相关的，所以裁掉了很多关于这方面的校验。同时，实现的samba目前还是guest模式，即不检验用户名和密码，后续可以再改进改进。
RA6M4的下载真的太慢了，下载的过程都可以打个瞌睡了，比较影响调试。
8 致谢
感谢论坛各路大佬的支持，感谢瑞萨和RT-Thread的大力支持，期待后续有更多这样的优秀活动开放。
9 更多分享
架构师李肯
架构师李肯(全网同名)，一个专注于嵌入式IoT领域的架构师。有着近10年的嵌入式一线开发经验，深耕IoT领域多年，熟知IoT领域的业务发展，深度掌握IoT领域的相关技术栈，包括但不限于主流RTOS内核的实现及其移植、硬件驱动移植开发、网络通讯协议开发、编译构建原理及其实现、底层汇编及编译原理、编译优化及代码重构、主流IoT云平台的对接、嵌入式IoT系统的架构设计等等。拥有多项IoT领域的发明专利，热衷于技术分享，有多年撰写技术博客的经验积累，连续多月获得RT-Thread官方技术社区原创技术博文优秀奖，荣获CSDN博客专家、CSDN物联网领域优质创作者、2021年度CSDN&RT-Thread技术社区之星、2022年RT-Thread全球技术大会讲师、RT-Thread官方嵌入式开源社区认证专家、RT-Thread 2021年度论坛之星TOP4、华为云云享专家(嵌入式物联网架构设计师)等荣誉。坚信【知识改变命运，技术改变世界】!欢迎关注我的gitee仓库01workstation ，日常分享一些开发笔记和项目实战，欢迎指正问题。
工商网监
评论