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分类: LINUX

2009-10-20 15:56:45

Linux 内核ethtool框架新增刷网卡firmware功能

beta-song @ 2009-10-20

现在的网卡,尤其是智能网卡、高速网卡,硬件性能越来越强大,承载的功能也越来越多。开发者对网卡内部功能的增加或修改,对已知bug的修正都离不开对网卡Firmware的更新。Linux操作系统对网卡 Firmware的更新提供了一整套机制,允许网卡驱动在必要时可以动态加载新的网卡Firmware。最新的内核中,动态加载Firmware的功能被加入到了Ethtool框架中,使得在用户空间加载网卡Firmware的操作标准化。


网卡Firmware的更新

 

针对网卡Firmware更新的必要性无需多言,目前的很多无线网卡(比如intel系列的无线网卡)、智能网卡(比如NetXen10G网卡)都需要不停的更新Firmware,不同厂商在实现方式上,也都大同小异:一般都是在驱动初始化过程中,调用linux内核提供的一系列Firmware函数进行更新。这些函数包括:

int request_firmware(struct firmware **fw, char *name,struct device *device);

void release_firmware(struct firmware *fw);

驱动程序本身知道自己的Firmware文件的名字name,所以只要将Firmware文件放到标准目录/lib/firmware/下,驱动程序调用request_firmware时可以仅凭name就能读取到该文件,然后将其刷入网卡的flash中。需要注意的,request_firmware的正常运作需要用户空间udev的支持。

 

 

Ethtool框架

 

Ethtool框架是linux内核提供的对网络设备进行查询和管理的标准接口,linux下几乎所有的网卡驱动都提供了对ethtool功能的支持。随着内核的开发,ethtool框架的功能正在越来越完善。即将发布的2.6.32版内核,加入了对于更新网卡Firmware的接口支持。本文就是对这个新功能的剖析。

 

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,并接收命令的执行结果;内核空间的部分负责将用户空间的命令递交给网卡驱动,并把执行结果传回用户空间。

 

可执行档ethtool是用户空间用于操作内核ethtool框架的事实标准。Ethtool工具最新版本是在20077月发布的ethtool-6.tar.gz,地址

 

 

内核的改变

 

针对刷网卡Firmware新功能的增加,内核中的改变涉及到3部分:

Ethtool框架中的头文件;

Ethtool框架中的实现文件;

网卡驱动中是否实现对刷Firmware的支持。

 

(1) src/include/linux/ethtool.h中的改动

 

新加ethtool命令字和参数定义:

#define       ETHTOOL_FLASHDEV     0x00000033 /* Flash firmware to device */

#define ETHTOOL_FLASH_MAX_FILENAME   128

enum ethtool_flash_op_type {

         ETHTOOL_FLASH_ALL_REGIONS   = 0,

};

/* for passing firmware flashing related parameters */

struct ethtool_flash {

         __u32         cmd;  // ETHTOOL_FLASHDEV

         __u32         region; //需要将Firmware映像文件的哪部分刷入网卡flash中?

         char   data[ETHTOOL_FLASH_MAX_FILENAME]; //这个参数其实就是个不带路径的Firmware文件名

};

 

在著名的ethtool_ops结构中新加入一个函数指针flash_device,这个函数需要由网卡驱动程序来提供:

struct ethtool_ops {

         ......

         int     (*flash_device)(struct net_device *, struct ethtool_flash *);

};

 

(2) src/net/core/ethtool.c中的改动

 

dev_ethtool中加入对于ETHTOOL_FLASHDEV命令字的分支:

int dev_ethtool(struct net *net, struct ifreq *ifr)

{       ……

         switch(ethcmd) {

         ……

         case ETHTOOL_FLASHDEV:

                   rc = ethtool_flash_device(dev, useraddr);

                   break;

         return rc;

}

 

把刷Firmware的重任交给网卡驱动去做:

static int ethtool_flash_device(struct net_device *dev, char __user *useraddr)

{

         struct ethtool_flash efl;

 

         if (copy_from_user(&efl, useraddr, sizeof(efl)))

                   return -EFAULT;

 

         if (!dev->ethtool_ops->flash_device) //驱动是否支持?

                   return -EOPNOTSUPP;

 

         return dev->ethtool_ops->flash_device(dev, &efl); //驱动支持的话,将剩下的操作交给驱动来完成

}

 

(3) 网卡驱动支持

 

网卡驱动实现该接口没啥难度,还是利用request_firmware读取固件内容,然后利用自身接口将Firmware写入flash中。

 

目前绝大多数网卡驱动尚未意识到ethtool的变化。我只发现benet驱动程序支持新接口,路径src/drivers/net/benet/*,是个10G网卡“ServerEngines' 10Gbps NIC - BladeEngine 2

src/drivers/net/benet/be_ethtool.c, line 369

const struct ethtool_ops be_ethtool_ops = {

         ……

         .get_ethtool_stats = be_get_ethtool_stats,

         .flash_device = be_do_flash,

};

 

 

ethtool的补丁

 

Ethtool官方尚未及时跟进,有好事者已经制作好补丁,加入参数-f进行支持。在实现上,其功能主要是将Firmware文件名字传入到网卡驱动中,并引发对ethtool_ops->flash_device的调用。语法:

ethtool -f  

在执行命令前,需要将fw_name放在/lib/firmware/目录下。

 

以下是ethtool补丁:

diff --git a/ethtool-copy.h b/ethtool-copy.h

index 3ca4e2c..a7d11fb 100644

--- a/ethtool-copy.h

+++ b/ethtool-copy.h

@@ -272,6 +272,21 @@  struct ethtool_perm_addr {

      __u8       data[0];

 };

 

+#define ETHTOOL_FLASH_MAX_FILENAME 128

+#define ETHTOOL_FLASH_OP_TYPE_SIZE      32

+enum ethtool_flash_op_type {

+       ETHTOOL_FLASH_ALL             = 0,

+       ETHTOOL_FLASH_PHY,

+       ETHTOOL_FLASH_REDBOOT,

+};

+

+/* for passing firmware flashing related parameters */

+struct ethtool_flash {

+       __u32         cmd;

+       __u32         op_type;

+       char   data[256];

+};

+

 /* boolean flags controlling per-interface behavior characteristics.

  * When reading, the flag indicates whether or not a certain behavior

  * is enabled/present.  When writing, the flag indicates whether

@@ -338,6 +353,7 @@  struct ethtool_rxnfc {

 #define  ETHTOOL_SRXFH              0x0000002a /* Set RX flow hash configuration */

 #define ETHTOOL_GGRO         0x0000002b /* Get GRO enable (ethtool_value) */

 #define ETHTOOL_SGRO         0x0000002c /* Set GRO enable (ethtool_value) */

+#define ETHTOOL_FLASHDEV         0x00000033 /* Flash firmware to device */

 

 /* compatibility with older code */

 #define SPARC_ETH_GSET              ETHTOOL_GSET

diff --git a/ethtool.c b/ethtool.c

index 0110682..d73ddc4 100644

--- a/ethtool.c

+++ b/ethtool.c

@@ -77,6 +77,7 @@  static char *unparse_rxfhashopts(u64 opts);

 static int dump_rxfhash(int fhash, u64 val);

 static int do_srxclass(int fd, struct ifreq *ifr);

 static int do_grxclass(int fd, struct ifreq *ifr);

+static int do_flash(int fd, struct ifreq *ifr);

 static int send_ioctl(int fd, struct ifreq *ifr);

 

 static enum {

@@ -101,6 +102,7 @@  static enum {

      MODE_GSTATS,

      MODE_GNFC,

      MODE_SNFC,

+       MODE_FLASHDEV,

 } mode = MODE_GSET;

 

 static struct option {

@@ -192,6 +194,9 @@  static struct option {

             "classification options",

             "             [ rx-flow-hash tcp4|udp4|ah4|sctp4|"

             "tcp6|udp6|ah6|sctp6 p|m|v|t|s|d|f|n|r... ]\n" },

+    { "-f", "--flash", MODE_FLASHDEV, "FILENAME " "Flash firmware image "

+                "from the specified file to device",

+                "                 [ all|redboot|phy ]\n" },

     { "-h", "--help", MODE_HELP, "Show this help" },

     {}

 };

@@ -304,6 +309,9 @@  static int rx_fhash_get = 0;

 static int rx_fhash_set = 0;

 static u32 rx_fhash_val = 0;

 static int rx_fhash_changed = 0;

+static char flash_file[ETHTOOL_FLASH_MAX_FILENAME];

+static int flash = -1;

+static int flash_op = -1;

 static enum {

      ONLINE=0,

      OFFLINE,

@@ -496,7 +504,8 @@  static void parse_cmdline(int argc, char **argp)

                        (mode == MODE_GSTATS) ||

                        (mode == MODE_GNFC) ||

                        (mode == MODE_SNFC) ||

-                               (mode == MODE_PHYS_ID)) {

+                              (mode == MODE_PHYS_ID) ||

+                              (mode == MODE_FLASHDEV)) {

                           devname = argp[i];

                           break;

                    }

@@ -516,6 +525,10 @@  static void parse_cmdline(int argc, char **argp)

                           if (phys_id_time < 0)

                                  show_usage(1);

                           break;

+                          } else if (mode == MODE_FLASHDEV) {

+                                   sprintf(flash_file, "%s", argp[i]);

+                                   flash = 1;

+                                   break;

                    }

                    /* fallthrough */

             default:

@@ -590,6 +603,17 @@  static void parse_cmdline(int argc, char **argp)

                                  show_usage(1);

                           break;

                    }

+                          if (mode == MODE_FLASHDEV) {

+                                   if (!strcmp(argp[i], "redboot"))

+                                            flash_op = ETHTOOL_FLASH_REDBOOT;

+                                   else if (!strcmp(argp[i], "phy"))

+                                            flash_op = ETHTOOL_FLASH_PHY;

+                                   else if (!strcmp(argp[i], "all"))

+                                            flash_op = ETHTOOL_FLASH_ALL;

+                                   else

+                                            show_usage(1);

+                                   break;

+                          }

                    if (mode == MODE_SNFC) {

                           if (!strcmp(argp[i], "rx-flow-hash")) {

                                  i += 1;

@@ -1504,6 +1528,8 @@  static int doit(void)

             return do_grxclass(fd, &ifr);

      } else if (mode == MODE_SNFC) {

             return do_srxclass(fd, &ifr);

+       } else if (mode == MODE_FLASHDEV) {

+                return do_flash(fd, &ifr);

      }

 

      return 69;

@@ -2398,6 +2424,49 @@  static int do_grxclass(int fd, struct ifreq *ifr)

      return 0;

 }

 

+static int do_flash(int fd, struct ifreq *ifr)

+{

+       struct ethtool_flash efl;

+       int err;

+       char path[ETHTOOL_FLASH_MAX_FILENAME * 2] = "/lib/firmware/";

+       FILE *f;

+

+       if (flash < 0) {

+                fprintf(stdout, "Missing filename argument\n");

+                show_usage(1);

+                return -EPERM;

+       }

+

+       strcat(path, flash_file);

+

+       if (strlen(flash_file) > ETHTOOL_FLASH_MAX_FILENAME) {

+                fprintf(stdout, "Filename too long\n");

+                return -EINVAL;

+       }

+

+       f = fopen(path, "r");

+       if (!f) {

+                perror(path);

+                return -ENOENT;

+       }

+       fclose(f);

+

+       efl.cmd = ETHTOOL_FLASHDEV;

+       sprintf(efl.data, "%s", flash_file);

+

+       if (flash_op < 0)

+                efl.op_type = ETHTOOL_FLASH_ALL;

+       else

+                efl.op_type = flash_op;

+

+       ifr->ifr_data = (caddr_t)&efl;

+       err = send_ioctl(fd, ifr);

+       if (err < 0)

+                perror("Flashing failed");

+

+       return err;

+}

+

 static int send_ioctl(int fd, struct ifreq *ifr)

 {

      return ioctl(fd, SIOCETHTOOL, ifr);

 

 

 

小结

 

新接口如果推广开来广泛应用的话,那么在linux下刷网卡Firmware将会标准化,不再需要厂家单独提供刷FLASH的工具了。

 

 

链接

beta-song’s blog: http://sxg.cublog.cn

本文地址:http://blog.chinaunix.net/u/8754/showart_2074134.html


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