ethtool
ethtool - Konfigurations- und Diagnosewerkzeug für kabelgebundene Netzwerkkarten
Beschreibung
- Einstellmöglichkeiten sind umfangreich
- je nach Netzwerk-Hardware und Treibermodul
- Nicht alle Konfigurationsmöglichkeiten können mit jedem Gerät umgesetzt werden
- Optimale Performance
- Netzwerkkarte optimal konfigurieren
Grundlagen
- In der Regel funktioniert eine Verbindung im Ethernet ohne weitere Konfiguration.
- Um die verfügbare Bandbreite aber optimal auszunutzen, gilt es einige Grundregeln zu beachten.
- Die Duplexeinstellungen müssen bei beiden Linkpartner gleich sein.
- Also entweder beide Seiten eines Link auf Autonegotiation oder beide Seiten fest auf die selben Parameter einstellen.
- Viele SOHO-Switche (Small Office, Home Office) bieten keine Einstellmöglichkeiten und arbeiten immer mit Autonegotiation.
- Die Netzwerkkarten der angeschlossenen Clients müssen also auch auf Auto stehen.
- Unter Linux leistet ethtool dabei gute Dienste.
Aktuelle Netzwerkkarten erkennen automatisch die möglichen Einstellungen und verbinden sich zur Gegenstelle, wie einen Netzwerk-Router oder einem Netzwerk-Switch, mit der bestmöglichen Geschwindigkeit.
- Die Konfiguration erfolgt über die sog. Autonegotiation-Funktion.
- Dazu werden die Einstellungen über ein bestimmtes Verfahren automatisch zwischen den Endgeräten ausgehandelt. Ältere Ethernet-Karten (10Base-T) verwenden das Normal-Link-Pulse-Verfahren (NLP), Fast-Ethernet (10/100MBit/s) und schnellere Karten das Fast-Link-Pulse-Verfahren (FLP).
- Die Pulse werden in regelmäßigen Abständen von einigen Millisekunden gesendet.
Durch beschädigte Kabel oder Anschlussstecker kann es trotz gelungener Verbindung dennoch zu Übertragungsfehlern kommen.
- Eine Beschädigung oder ein Bruch des Netzwerkkabels muss nicht zwingend von außen sichtbar sein.
- Ein Kabelbruch verhindert z. B.
- eine gleichzeitige Übertragung der Daten in beide Richtungen (Duplex).
- Quetschungen beeinflussen, je nach Qualität und Ausführung des Kabels, die sog.
- Durchgangsdämpfung stark und somit auch die Übertragung bzw.
- Signalqualität.
- Die Synchronisation zwischen zwei Netzwerkgeräten kann scheitern oder es kommt vermehrt zu Übertragungsfehlern.
Korrodierte Kontakte bei billigen Steckverbindern der Kabel oder der Netzwerkkarte sorgen ebenfalls für Verbindungsprobleme.
- Ein Austausch der Stecker, Kabel oder Reinigung der Kontaktflächen schafft Abhilfe.
Können durch Austausch der Kabel und einen Wechsel der verwendeten Anschlüsse am verwendeten Router oder Netzwerk-Switch Fehler ausgeschlossen werden, so ist ein Treiber- oder Konfigurationsproblem, sowie ein Defekt der Netzwerk-Karte natürlich ebenfalls möglich.
ethtool bietet hier über Terminal [2] die Möglichkeit einer Fehlerdiagnose sowie verschiedene Einstellungen der Netzwerkkarte anzupassen und zu testen.
Installation
# apt install ethtool
Aufruf
Parameter
Optionen
Umgebung
Rückgabewert
Konfiguration
Dateien
Anwendung
Diagnose und Konfiguration
Die in den Beispielen verwendete Schnittstelle eth0 ist durch die Bezeichnung der tatsächlich verwendeten Netzwerkkarte zu ersetzen.
- ethtool muss in den meisten Fällen mit Root-Rechten [3] gestartet werden, um Abfragen zu ermöglichen oder Einstellungen ändern zu können.
- Hinweis
Viele Karten akzeptieren Einstellungsänderungen oft nur in Kombination unter Angabe der Parameter für Autonegotiation und Übertragungsmodus.
- Geschwindigkeit auf 100 MBit/s festlegen
# ethtool -s eth0 speed 100 duplex full autoneg on
- Hinweis
Möchte man bestimmte Einstellungen der Karte schon bei Systemstart festlegen, kann die benötigte Befehlszeile in das Startskript rc.local eingetragen werden.
Datenübertragung und Fehlerabfrage
Neben der Standardabfrage mit ifconfig liefert ethtool eine detailliertere Auswertung und Anzeige bei eventuell auftretenden Übertragungsfehlern.
Abfrage:
# ethtool -S eth0
NIC statistics:
rx_packets: 3623
tx_packets: 3787
rx_bytes: 3295936
tx_bytes: 587243
rx_broadcast: 3
tx_broadcast: 63
rx_multicast: 23
tx_multicast: 89
rx_errors: 0
tx_errors: 0
tx_dropped: 0
multicast: 23
collisions: 0
rx_length_errors: 0
rx_over_errors: 0
rx_crc_errors: 0
rx_frame_errors: 0
rx_no_buffer_count: 0
rx_missed_errors: 0
tx_aborted_errors: 0
tx_carrier_errors: 0
tx_fifo_errors: 0
tx_heartbeat_errors: 0
tx_window_errors: 0
tx_abort_late_coll: 0
tx_deferred_ok: 0
tx_single_coll_ok: 0
tx_multi_coll_ok: 0
tx_timeout_count: 0
tx_restart_queue: 0
rx_long_length_errors: 0
rx_short_length_errors: 0
rx_align_errors: 0
tx_tcp_seg_good: 0
tx_tcp_seg_failed: 0
rx_flow_control_xon: 0
rx_flow_control_xoff: 0
tx_flow_control_xon: 0
tx_flow_control_xoff: 0
rx_long_byte_count: 3295936
rx_csum_offload_good: 3534
rx_csum_offload_errors: 0
rx_header_split: 0
alloc_rx_buff_failed: 0
tx_smbus: 0
rx_smbus: 0
dropped_smbus: 0
rx_dma_failed: 0
tx_dma_failed: 0
Konfiguration auslesen
# ethtool eth0 Settings for eth0: ## ab hier werden Geräteinformationen angezeigt Supported ports: [ TP ] Supported link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full 100baseT/Half 100baseT/Full Supports auto-negotiation: Yes Advertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full 100baseT/Half 100baseT/Full Advertised pause frame use: No Advertised auto-negotiation: Yes ## ab hier werden Informationen der Gegenstelle (Switch/Router/PC) angezeigt Link partner advertised link modes: Not reported Link partner advertised pause frame use: No Link partner advertised auto-negotiation: No ## ab hier werden die momentanen Einstellungen der Karte angezeigt Speed: 100Mb/s Duplex: Full Port: Twisted Pair PHYAD: 1 Transceiver: internal Auto-negotiation: on MDI-X: off Supports Wake-on: pumbag Wake-on: g Current message level: 0x00000001 (1) Link detected: yes
Die Ausgabe teilt sich in Angaben zu den möglichen Einstellungen und Informationen zur Gegenstelle im oberen und der momentanen Konfiguration der Karte im unteren Abschnitt der Ausgabe.
Geschwindigkeit und Modus
Ändert die Übertragungsgeschwindigkeit in MBit/Sekunde und den Übertragungsmodus. Half bedeutet, dass Daten jeweils nur in eine Richtung übertragen werden. Full aktiviert gleichzeitiges Senden und Empfangen von Daten (Standard).
Report der Einstellungen:
Supported link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full 100baseT/Half 100baseT/Full ... Speed: 100Mb/s Duplex: Full
Einstellung ändern:
# ethtool -s eth0 speed [10|100|1000] duplex [half|full]
Autonegotiation
Report der Einstellungen:
Supports auto-negotiation: Yes Advertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full 100baseT/Half 100baseT/Full ... Auto-negotiation: on
Einstellung ändern:
# ethtool -s eth0 autoneg [on|off]
Autoerkennung manuell wiederholen:
# ethtool -r eth0
Hinweis: Eine bestehende Verbindung kann dadurch unterbrochen werden!
Wake-On-Lan
Setzt mögliche WOL-Optionen.
- Nicht alle Karten und Treiber unterstützen diese Funktion.
Report der Einstellungen:
Supports Wake-on: pumbag Wake-on: g
Einstellung ändern:
# ethtool -s eth0 wol [p|u|m|b|a|g|s|d]
| Optionen | |
| Parameter | Beschreibung |
p
|
WOL bei Netzwerkaktivität |
u
|
WOL bei unicast Daten - Datenpakete sind an ein bestimmtes Gerät adressiert |
m
|
WOL bei multicast Daten - Datenpakete sind nicht an ein bestimmtes Gerät adressiert |
b
|
WOL bei Broadcast Daten - Datenpakete werden von einem Punkt an alle Teilnehmer im Netzwerk gesendet |
a
|
WOL gemäß ARP-Protokoll |
g
|
WOL bei Magic Packet |
s
|
aktiviert ein Kennwort für Magic-Packet |
d
|
WOL abgeschaltet - alle vorangehenden Optionen werden gelöscht. |
Kennwort und Modus für WOL festlegen, sofern unterstützt:
# ethtool -s eth0 wol s # ethtool -s eth0 sopass xx:yy:zz:aa:bb:cc
Das Kennwort muss als sechs Byte große Zeichenkette im hex-Format (xx:yy:zz:aa:bb:cc) angegeben werden.
Zusätzliche Informationen
Folgender Befehl liefert Informationen zum verwendeten Treibermodul, zur Firmware und PCI Bus-Nummer:
Abfrage:
ethtool -i eth0
Beispielausgabe:
driver: e1000e version: 1.0.2-k2 firmware-version: 1.1-2 bus-info: 0000:00:19.0
MDI-X
MDI-X (Medium Dependent Interface/ X = Crossover) bezeichnet ein Verfahren zur automatischen Anschlusserkennung und des verwendeten Kabeltyps.
- So können bei einer Direktverbindung zweier Rechner normale Patchkabel oder gekreuzte Kabel (Crosslink-Kabel) verwendet werden.
- Alle Gigabit Ethernet-Karten und einige Fast-Ethernet-Karten unterstützen diese Funktion.
- Einstellungen können hierzu nicht geändert werden.
- Wird diese Option bei Abfrage der Konfiguration nicht angezeigt, unterstützt die verwendete Karte diese Funktion sehr wahrscheinlich nicht.
- Siehe dazu auch PC-Direktverbindung per Netzwerk-Kabel.
Erweiterte Einstellungen
Adaptererkennung
Zur besseren Erkennung einzelner Karten und des zugehörigen Anschlusses kann man die Verbindungs-LED, sofern vorhanden, für eine vorgegebene Zeit blinken lassen.
- Das ist z. B. in Serversystemen mit mehreren Netzwerkkarten hilfreich.
# ethtool -p eth0 10
Hier blinkt die Anzeige für zehn Sekunden.
Größe der Datenpakete
Abfrage:
# ethtool -g eth0
Ring parameters for eth0: Pre-set maximums: RX: 4096 RX Mini: 0 RX Jumbo: 0 TX: 4096 Current hardware settings: RX: 256 RX Mini: 0 RX Jumbo: 0 TX: 256
Ändern entsprechender Parameter:
# ethtool -G ethX [rx N] [rx-mini N] [rx-jumbo N] [tx N]
Hinweis: rx-jumbo / Jumboframes gibt es nur bei Gigabit Netzwerkkarten.
Anschluss-Port umschalten
Sofern die Karte über verschiedenen Anschlüsse verfügt, lassen sich diese umschalten.
- Standard ist TP (Twisted-Pair).
Report der Einstellung:
Supported ports: [ TP ] ...
Ändern entsprechender Werte:
# ethtool -s eth0 port [tp|aui|bnc|mii]
Begrifferkärung:
- Twisted_Pair - tp (Standard)
- Attachment Unit Interface - aui
- BNC-Steckverbindungen - bnc
- Media Independent Interface - mii
Transceiver umschalten
Transceiver = Kombination aus Sender und Empfänger.
... Transceiver: internal
Ändern entsprechender Werte:
# ethtool -s eth0 xcvr [internal|external]
Die Funktion ist normalerweise wirkungslos.
Paketmanagement
Erweiterte Einstellungen zur Verarbeitung von Netzwerkpaketen und zur Leistungssteigerung wie TCP-segmentation-offload, UFO (udp fragmentation offload), GSO (generic segmentation offload), GRO (generic receive offload) LRO (large receive offload) Speicherdirektzugriff und Busmastering (sg / scatter-gather):
Abfrage:
# ethtool -k eth0
Offload parameters for eth0: rx-checksumming: on tx-checksumming: on scatter-gather: on tcp-segmentation-offload: off udp-fragmentation-offload: off generic-segmentation-offload: on generic-receive-offload: off large-receive-offload: off
Entsprechende Optionen können wie folgt geändert werden:
# ethtool -K eth0 [rx on|off] [tx on|off] [sg on|off] [tso on|off] [ufo on|off] [gso on|off] [lro on|off]
Statusregister
Abfrage:
# ethtool -d eth0 raw off
MAC Registers
-------------
0x00000: CTRL (Device control register) 0x18100240
Endian mode (buffers): little
Link reset: normal
Set link up: 1
Invert Loss-Of-Signal: no
Receive flow control: enabled
Transmit flow control: enabled
VLAN mode: disabled
Auto speed detect: disabled
Speed select: 1000Mb/s
Force speed: no
Force duplex: no
0x00008: STATUS (Device status register) 0x0008064B
Duplex: full
Link up: link config
TBI mode: disabled
Link speed: 100Mb/s
Bus type: PCI
Bus speed: 33MHz
Bus width: 32-bit
0x00100: RCTL (Receive control register) 0x04008002
Receiver: enabled
Store bad packets: disabled
Unicast promiscuous: disabled
Multicast promiscuous: disabled
Long packet: disabled
Descriptor minimum threshold size: 1/2
Broadcast accept mode: accept
VLAN filter: disabled
Canonical form indicator: disabled
Discard pause frames: filtered
Pass MAC control frames: don't pass
Receive buffer size: 2048
0x02808: RDLEN (Receive desc length) 0x00001000
0x02810: RDH (Receive desc head) 0x00000065
0x02818: RDT (Receive desc tail) 0x00000063
0x02820: RDTR (Receive delay timer) 0x00000000
0x00400: TCTL (Transmit ctrl register) 0x3103F0FA
Transmitter: enabled
Pad short packets: enabled
Software XOFF Transmission: disabled
Re-transmit on late collision: enabled
0x03808: TDLEN (Transmit desc length) 0x00001000
0x03810: TDH (Transmit desc head) 0x000000D8
0x03818: TDT (Transmit desc tail) 0x000000D8
0x03820: TIDV (Transmit delay timer) 0x00000008
PHY type: unknown
EEProm auslesen
Abfrage:
# ethtool -e eth0 raw off
Offset Values ------ ------ 0x0000 00 24 21 0e 8f 4a 00 08 ff ff 12 10 ff ff ff ff 0x0010 ff ff ff ff c3 10 2c 50 62 14 c0 10 86 80 00 00 0x0020 02 04 00 00 00 00 85 86 20 00 00 00 00 00 07 00 0x0030 84 06 40 2b 43 00 04 00 ad ba ad ba be 10 bf 10 0x0040 ad ba 4c 29 bd 10 ad ba 00 00 00 00 00 00 00 00 0x0050 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0x0060 00 01 00 40 32 12 07 40 ff ff ff ff ff ff ff ff ...
Im ersten Block befindet sich z. B.
- die MAC-Adresse der Karte.
Ändern entsprechender Werte:
ethtool -E eth0 [magic N] [offset N] [value N]
ethtool im Einsatz
Zur Anzeige der aktuellen Parameter wird ethtool mit dem entsprechenden Interface als Parameter aufgerufen. Hier die Ausgabe für das Interface eth0:
~ $ ethtool eth0
Settings for eth0:
Supported ports: [ TP MII ]
Supported link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full
100baseT/Half 100baseT/Full
Supports auto-negotiation: Yes
Advertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full
100baseT/Half 100baseT/Full
Advertised auto-negotiation: Yes
Speed: 10Mb/s
Duplex: Half
Port: MII
PHYAD: 1
Transceiver: internal
Auto-negotiation: on
Current message level: 0x000020c1 (8385)
Link detected: no
Diese Netzwerkkarte unterstützt 10 und 100 MBit/s jeweils mit Halb- und Vollduplex. Die letzte Zeile der Ausgabe zeigt uns an, dass kein Link erkannt wurde. Zum Vergleich hier ein Aufruf von ethtool bei aktiver Verbindung zu einem Switch der Autonegotiation unterstützt:
~ $ ethtool eth0
Settings for eth0:
Supported ports: [ TP MII ]
Supported link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full
100baseT/Half 100baseT/Full
Supports auto-negotiation: Yes
Advertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full
100baseT/Half 100baseT/Full
Advertised auto-negotiation: Yes
Speed: 100Mb/s
Duplex: Full
Port: MII
PHYAD: 1
Transceiver: internal
Auto-negotiation: on
Current message level: 0x000020c1 (8385)
Link detected: yes
Mit ethtool ist es auch möglich, Einstellungen der Netzwerkkarte zu verändern. Das folgende Kommando stellt das Interface eth0 auf 10 MBit/s und Halbduplex ein.
~ $ ethtool -s eth0 speed 10 duplex half [mirko]
Für Speed sind die Parameter 10, 100 und 1000 erlaubt. Der Duplexmode kann auf "half" oder "full" eingestellt werden. Autonegotiation wird mit dem Paramter "autoneg on" angeschaltet und mit "autoneg off" abgeschaltet.
~ $ ethtool -s eth0 autoneg on [mirko]
Neuere Netzwerkkarten haben mitunter die Möglichkeit, eine LED manuell blinkne zu lassen. Das ist zum Identifizieren einer Karte in komplexen Umgebungen sehr hilfreich. Ethtool startet man dazu mit dem Parameter "-p".
~ $ ethtool -p eth1 [mirko]
Für Netzwerkinterfaces die WakeOnLAN (WOL) beherrschen, bietet ethtool auch einige Möglichkeiten der Konfiguration. Der Benutzer kann festlegen welche Art von Frame ein Aufwachen auslösen soll und ein Kennwort für Wake On LAN festlegen.
wol p|u|m|b|a|g|s|d...
Set Wake-on-LAN options. Not all devices support this. The
argument to this option is a string of characters specifying
which options to enable.
p Wake on phy activity
u Wake on unicast messages
m Wake on multicast messages
b Wake on broadcast messages
a Wake on ARP
g Wake on MagicPacket(tm)
s Enable SecureOn(tm) password for MagicPacket(tm)
d Disable (wake on nothing). This option clears all previous
options.
sopass xx:yy:zz:aa:bb:cc
Set the SecureOn(tm) password. The argument to this option must
be 6 bytes in ethernet MAC hex format (xx:yy:zz:aa:bb:cc).
Leider arbeiten nicht alle Treiber mit ethtool zusammen.
Weiterführende Informationen finden Sie unter folgenden Link:
- Details zum Duplex Mismatch [lokal]
- Netzwerkdiagnose mit mii-diag [lokal]
- Manpage von ethtool [lokal]
- gkernel auf sourceforge [extern]
Dokumentation
RFC
Man-Page
Info-Pages
Siehe auch
Links
Projekt
Weblinks
TMP
Ein divenhaft zickendes LAN vergällt Admins nicht nur den Arbeitstag. Nein, auch zu Hause sorgen falsch ausgehandelte Ethernets für Verdruss. Doch wie in Hollywood naht Rettung in letzter Sekunde. Murphy nahm vor ein paar Tagen denselben Bus wie ich und ließ sich, anfangs unbemerkt, in meiner Wohnung nieder. Als ich mein Notebook hochfuhr, schlug er hinterrücks zu. Mein harmloser Plan: Ich wollte mir nur im Arbeitszimmer das gerade laufende Fernsehprogramm per Streaming anschauen.
Im Wohnzimmer steht dazu ein VDR [1], die Verbindung zwischen beiden schafft mein sehr gepflegtes heimischen Netz [2]. Doch die Enttäuschung war groß, als jeder Film mit Breakdancern besetzt zu sein schien, so ruckelte das Ganze.
Hardware prima, Video unbrauchbar
Die (etwas längliche) Diagnose der Netzwerkhardware brachte nichts. Auf meinem Switch gab es nichts zu diagnostizieren, da er ein dummes Gerät ohne Managementfunktionen ist. Am Ende verhalf mir Ethtool [3] zur filmreifen Erkenntnis: Das automatische Aushandeln der Übertragungsparameter zwischen Switch und Gigabit-Port des Notebooks, die Auto-Negotiation, hat versagt. Nicht nur, dass lediglich 100 MBit/s statt des Zehnfachen anlagen, es war auch verständlicherweise auf Halbduplex eingestellt (siehe Abbildung 1). Kein Wunder, dass der Datenfluss schneckig wirkte.
Abbildung 1: Ethtool findet heraus, dass trotz erfüllter Voraussetzungen keine Gigabit-LAN-Verbindung mit Vollduplex zustande kommt.
Fehler bei der Auto-Negotiation sind eine klassische Domäne für Murphy. Sie passieren oft genug, um zu nerven, aber nicht so häufig, dass man bei der Diagnose gerade daran zuerst denkt. Manchmal lässt sich das Malheur schon durch erneutes Auslösen der Autoneg beheben (sprich: Kabel raus, Kabel rein), manchmal nicht. Netzwerker berichten von Situationen, in denen sie zehn Netzwerkkarten desselben Herstellers, sogar aus einer Charge, an denselben Switch hängten – bei sieben funktioniert die Autoneg, bei dreien nicht.
Perfide ist, dass erst einmal alles zu klappen scheint. Das Link-Lämpchen leuchtet, auf Pings kommen prompte Antworten. Alles klar. Bis der Erste versucht größere Datenmengen über das Interface zu schieben. Mit etwas Glück fällt gleich bei »ifconfig« der muntere Kollisionszähler auf. Kollisionen sollte es in einem geswitchten Netz überhaupt nicht geben. Andernfalls ist mit höchster Wahrscheinlichkeit eine Halbduplex-Verbindung im Spiel.
Reparaturbetrieb
Glücklicherweise kann Ethtool derartige Missstände nicht nur diagnostizieren, sondern auch beheben. Denn das Kommando »ethtool -r eth0« startet die Auto-Negotiation erneut. Das ist eleganter, als das Netzwerkkabel zu ziehen, und ohnehin die einzige Möglichkeit, wenn kein physikalischer Zugriff auf die Hardware möglich ist. Mein Vertrauen in die Autoneg hat sich jedoch inzwischen vollständig verflüchtigt. Darum stelle ich mit
ethtool -s eth0 speed 1000 duplex full autoneg off
lieber die Werte hart ein. Wer (im Gegensatz zu mir) einen Managed Switch hat, tut gut daran, die Werte auch dort fest zu verdrahten.
Ethtool ist noch für einige Spielereien zu haben. So vermag es die WOL-Einstellungen (Wake on LAN) präzise zu steuern; die Programmdokumentation weiß Näheres. Bedeutsamer ist eine Funktion, die auf den ersten Blick wie ein ebenso nettes wie nutzloses Gimmick aussieht. Das Kommando »ethtool -p eth0« bringt die Netzwerkkarte dazu, rhythmisch mit ihren LEDs zu blinken. Wer schon einmal vor einem Server mit acht NICs stand und herauszufinden versuchte, welche davon »eth0« ist, lernt dieses Feature schätzen. Einen ungestörten Fernsehabend kann eine blinkende LED freilich nicht ersetzen. (jk)
| Infos |
| [1] VDR: [http://www.cadsoft.de/vdr/]
[2] Wenn es diese Kolumne als Podcast gäbe, könnte der geneigte Leser an dieser Stelle das Prusten und Glucksen meiner holden Gattin vernehmen. [3] Ethtool: [http://freshmeat.net/redir/ethtool/20128/url_homepage/gkernel] |