Ethtool工具源码剖析
ethool是一个实用的工具，用来给系统管理员以大量的控制网络接口的操作。可以用来控制接口参数，速度，介质类型，双工模式，DMA环设置，硬件校验和，LAN唤醒操作等。本人经常用于来观测物理链路层的链接状态，用于判断网线是否正常，不用去机房看网卡亮没亮灯了。
ethtool的版本通过如下命令进行查看：
# ethtool --version
ethtool version 4.5
其源码位于何处呢？
1.1.1 源码
源码可以在
https://mirrors.edge.kernel.org/pub/software/network/ethtool/ 中下载得到。
编译也很简单：
执行./configure后，运行make命令直接进行编译。
相比之前的ifconfig和netstat工具要复杂更多，毕竟ethtool从至此的参数上来也更加庞大。
1.1.2 数据结构体
static const struct option {
const char *opts;
int want_device;
int (*func)(struct cmd_context *);
char *help;
char *opthelp;
}
因为ethtool参数复杂庞大，因此单独定义了结构体option。第一个是参数选项，第二个是bool值，第三个是回调函数，第四个核第五个是帮助的字符串。所有的处理函数都在option的结构体数组args[]中设置了，如：do_gdrv获取驱动信息 ， do_gset 获取网卡参数 ，do_sset设置网卡参数 等。
结构体cmd_context是控制结构体。
/* Context for sub-commands */
struct cmd_context {
const char *devname; /* net device name */
int fd; /* socket suitable for ethtool ioctl */
struct ifreq ifr; /* ifreq suitable for ethtool ioctl */
int argc; /* number of arguments to the sub-command */
char **argp; /* arguments to the sub-command */
};
1.1.3 程序逻辑
从ethtool.c中main主函数开始，首先分析传入参数。如果没有参数，则调用exit_bad_args函数来输出。
第一个参数要么是设备名字要么是合法的选项，而不是一个以’-‘开头的。
根据输入的参数，会将func变量设置为结构体option中的回调函数。
最后调用设置过的func函数(例如do_gset函数)，参数为cmd_context结构体，其中填充了相关参数（例如设备名,套接字句柄等）。
我们可以看到，程序主逻辑非常的清晰，主要是每个参数下其针对的处理函数才是根据需要分析的重点。
例如参数-s为例，其选项结构为：
{ "-s|--change", 1, do_sset, "Change generic options",
" [ speed %d ]\n"
" [ duplex half|full ]\n"
" [ port tp|aui|bnc|mii|fibre ]\n"
" [ mdix auto|on|off ]\n"
" [ autoneg on|off ]\n"
" [ advertise %x ]\n"
" [ phyad %d ]\n"
" [ xcvr internal|external ]\n"
" [ wol p|u|m|b|a|g|s|d... ]\n"
" [ sopass %x:%x:%x:%x:%x:%x ]\n"
" [ msglvl %d | msglvl type on|off ... ]\n" },
可以看到其调用的函数为do_sset,该函数会对参数进行详细的解析，最后确定用户意图后调用send_ioctl函数。当然会根据参数的差异，调用不同的参数。
例如会调用函数：send_ioctl(ctx, &ecmd);或者send_ioctl(ctx, &edata)等(send_ioctl调用ioctl系统调用，ioctl是设备驱动程序中对设备的I/O通道进行管理的函数，对设备的一些特性进行控制，例如串口的传输波特率、马达的转速等等)。其中edata为ethtool_value结构体，ecmd为ethtool_command，还有ethtool_wolinfo。
这些结构体都定义在include/uapi/linux/ethtool.h文件中。
1.1.4 驱动支持
现在网卡驱动程序都有对ethtool 的支持。ethtool 框架包含内核空间和用户空间两部分：用户空间的部分负责将 ethtool 命令发送到内核，然后接收命令在内核中的执行结果。
内核空间的部分根据相应的命令字，通过 MDIO/MDC 读写 MII 寄存器，实现对网卡的管理，并把执行结果传回用户空间，如下图所示。
ethtool担负着用户空间和具体网络设备驱动之间的交互，包括查询、设置网卡信息。相关声明在include/linux/ethtool.h文件中，核心是ethtool_ops类型的结构。
对于和设备一起工作的ethtool，必须放置一个指向ethtool_ops结构的指针在net_device结构中。
这些底层工具本身都比较复杂，且都和内核交互，单篇材料不能详述之，后续会根据细节进行分析。
最后祝大家玩得开心。
