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系统设置模块设计文档（嵌入式局域网边缘计算系统）

版本信息

  • 文档版本：v1.0
  • 适用阶段：第一～第三阶段统一
  • 适用环境：嵌入式 Linux / 局域网 / 离线部署
  • 存储：bbolt（go.etcd.io/bbolt）以及本地 yaml 配置文件
  • 实现语言：Go

一、模块定位与目标

系统设置模块是边缘计算设备的基础运行平台管理中心，用于管理设备的时间、网络、路由、高可用、主机名访问等底层能力，确保设备在无公网、复杂局域网拓扑、多设备协同环境下稳定运行。

目标：

  1. 零配置接入局域网
  2. 多网口、多 IP、多路由支持
  3. 主备双机高可用保障
  4. 主机名直接访问（无 .local）
  5. 完全脱离互联网依赖
  6. 与 Avahi 行为兼容，但 Go 原生实现

二、一级页面结构

系统设置一级页面包含以下模块：

  1. 时间设置
  2. 网络接口配置
  3. 静态路由管理
  4. 双主机备份（主备热备）
  5. 主机名访问（mDNS + 裸主机名）
  6. 系统状态与配置生效管理

三、时间设置模块设计

3.1 功能目标

  • 支持手动时间设置与 NTP 自动同步
  • 兼容 systemd / 非 systemd / busybox 系统
  • 同步系统时间与硬件 RTC

3.2 页面设计

时间模式选择

  • ⭕ 手动设置时间
  • ⭕ 自动同步（NTP）

手动设置时间

字段：

字段 描述
日期时间 YYYY-MM-DD HH:MM:SS
时区 Asia/Shanghai 等
写入硬件时间 开关

操作逻辑：

  • 设置系统时间 → 写入 RTC → 通知业务模块刷新时间缓存

NTP 自动同步

字段：

字段 描述
NTP 服务器 支持多个 IP/主机名
同步周期 默认 1 小时
启用状态 开启 / 停止

系统自动识别并适配：

  • systemd-timesyncd
  • chronyd
  • ntpd
  • busybox ntpd

3.3 验收指标

项目 标准
手动设置生效 时间立即更新，RTC 写入成功
NTP 同步成功 时间误差 ≤ 1 秒
服务兼容性 多 Linux 系统可用
重启保持 重启后时间正确

四、网络接口配置模块设计

4.1 功能目标

  • 自动加载全部网口
  • 支持每个网口配置多个 IP
  • 支持 DHCP / 静态 / 混合模式
  • 兼容多种 Linux 网络管理机制

4.2 页面设计

网口列表视图

字段：

字段 描述
接口名 eth0 / eth1 / wlan0
MAC 地址 硬件标识
链路状态 UP / DOWN
IP 列表 支持多个
默认网关 可选

IP 配置能力

  • 添加 / 编辑 / 删除 IP

  • 每个 IP 支持：

    • IPv4 / IPv6
    • 子网掩码 / 前缀
    • 是否主 IP

支持模式：

  • DHCP
  • 静态 IP
  • DHCP + 静态 IP 混合

4.3 验收指标

项目 标准
网口识别 所有网口可见
多 IP 生效 多 IP 可访问
模式切换 无冲突
重启保持 配置持久化

五、静态路由管理模块设计

5.1 功能目标

  • 支持多个静态路由
  • 支持不同接口、不同网关
  • 支持优先级控制

5.2 页面设计

字段：

字段 描述
目标网段 192.168.10.0/24
网关 192.168.1.1
出接口 eth0 / eth1
优先级 Metric
启用状态 开关

支持批量导入/导出（JSON/YAML）。

5.3 验收指标

项目 标准
路由生效 ip route 可见
多规则支持 多路由并存
优先级正确 路由选择正确
重启保持 重启后仍生效

六、双主机备份模块设计（主备热备）

6.1 功能目标

  • 主机采集，备机热备
  • 自动心跳检测与切换
  • 配置与数据一致性保障
  • 切换无数据丢失

6.2 页面设计

模式配置

角色 描述
主机 负责采集、计算、上报
备机 监听心跳、接管业务

心跳与保活

配置项：

字段 描述
心跳方式 TCP / UDP / HTTP
心跳周期 默认 2 秒
超时阈值 默认 5 秒
连续失败次数 默认 3 次

切换策略

  • 自动切换
  • 手动切换
  • 自动回切（可选）

数据同步范围

  • 设备配置
  • 通道配置（南向/北向）
  • 规则与动作
  • bbolt 本地缓存数据

同步方式：

  • 定时增量同步
  • 变更事件实时同步

6.3 验收指标

项目 标准
心跳检测 丢失可准确识别
自动切换 ≤ 5 秒完成
数据一致性 切换后无差异
回切机制 可配置可验证
零数据丢失 不中断业务

七、主机名访问模块设计（mDNS + 裸主机名，Go 实现）

7.1 功能目标

  • 通过以下方式访问设备：

    • http://device-name
    • https://device-name

  • 同时兼容：

    • http://device-name.local
  • 不依赖 avahi-daemon，Go 原生实现
  • 支持多网口广播

7.2 技术实现策略（核心）

标准 mDNS 仅支持 .local 域名，裸主机名访问通过组合方案实现：

机制 用途
mDNS 广播 兼容 Avahi 行为
内置 DNS 代理（Go 实现） 拦截裸主机名解析
DHCP 名称下发（可选） 网络侧增强支持

最终实现：

  • mDNS 负责服务发现与 .local 解析
  • 内置 DNS 代理负责裸主机名解析

7.3 页面设计

主机名配置区

字段 描述
主机名 device-name
启用 mDNS 开关
启用裸主机名访问 开关
HTTP 端口 默认 8082
HTTPS 端口 默认 443
HTTPS 证书 上传 / 自动生成
绑定网口 eth0 / eth1 / wlan0

状态显示区

7.4 mDNS 广播服务清单

服务 协议
_http._tcp Web 管理
_https._tcp 安全 Web 管理
_gateway._tcp 设备专用服务

TXT 记录包含：

  • 设备型号
  • 固件版本
  • 序列号
  • 管理端口

7.5 内置 DNS 代理能力

功能：

  • 监听 UDP/TCP 53 端口
  • 拦截对 device-name 的解析请求
  • 返回设备当前 IP
  • 其他请求可转发系统默认 DNS（可选）

特性：

  • 仅监听局域网接口
  • 支持 A / AAAA 记录
  • 支持多网口多 IP 返回

7.6 异常处理

场景 处理策略
主机名冲突 自动加后缀 device-name-2
DNS 端口被占用 自动降级为 mDNS-only
网络变化 自动重广播
证书过期 提前告警

7.7 验收指标

项目 标准
裸主机名访问 http://device-name 可访问
HTTPS 支持 https://device-name 可访问
Avahi 兼容 avahi-browse 可发现服务
多系统兼容 Windows/macOS/Linux 可用
多网口支持 各接口均广播
冲突处理 自动重命名

八、系统状态与配置生效管理

功能设计

  • 所有配置支持：

    • 保存但不立即生效
    • 保存并立即生效
    • 回滚到上一个版本

  • 显示配置状态：

    • 已生效
    • 待重启
    • 生效失败（含错误原因）

九、整体验收指标汇总

模块 验收标准
时间设置 手动/NTP 均稳定
网络接口 多网口、多 IP 正常
静态路由 多路由可控
双主机备份 切换 ≤ 5 秒，无丢数据
主机名访问 裸主机名与 mDNS 可用
配置管理 支持生效、回滚、持久化