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 NetXen 的 10G 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 2007 年 7 月发布的 ethtool-6.tar.gz ，地址 http://sourceforge.net/projects/gkernel/ 。

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

在 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,

};

对 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：

在执行命令前，需要将 fw_name 放在 /lib/firmware/ 目录下。

以下是 ethtool 补丁：

小结