在 AX88U + Merlin 384.19 上配置基于 `RTL8156B` 的 2.5GbE 网卡

Jan. 9, 2021
Jan. 24, 2021
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主路由升级到 AX88U 已经有接近一年的时间，整体来说这台路由器非常不错：性能强悍、功能齐全。不过缺少板载的 2.5GbE 网卡属实为一大遗憾，尤其是考虑到其 CPU BCM49408 内建了对 2.5GbE 的支持¹（华硕后来的 2.5GbE 产品 AX86U 就是基于这款 CPU 的）。

不过好消息是螃蟹家（Realtek）提供了一个经济的解决方案 —— RTL8156²，基于 USB 3.0 的 2.5GbE 控制器。相比于贵的多的 5GbE 和 10GbE 的设备，它可以说是“相当廉价”了：30 美金左右就能买到基于 RTL8156 的 USB 网卡。

但是有一点需要特别注意，这个芯片有两个版本：RTL8156 和 RTL8156B。我推荐购买后者这个 B 修订版的 RTL8156B，因为前者 RTL8156 在用上一段时间后会有些奇怪的稳定性问题³。

此外如果买的是 USB-C 的网卡，我建议买一个“双面” USB-C 转 USB-A 的转接器（里面应该有个多路复用芯片，比如 VL160⁴ 之类的）。不然使用非“双面”的转接器，必须搞清楚把 USB-C 头的哪一面插入到转接器里，因为只有一面能跑 USB 3.0，另一面只能跑 USB 2.0。

不能即插即用？

一切正常的话，AX88U 应该是能识别插入的 USB 网卡（在路由器管理界面的网络地图里会显示）。另外运行 ifconfig -a，也能发现网卡已经被注册为 usb0。

然而一旦尝试启用网卡（ifconfig usb0 up），就会发现日志会被 cdc_ncm 这个模块刷屏：

cdc_ncm 2-2:1.0 usb0: network connection: connected
cdc_ncm 2-2:1.0 usb0: 2500 mbit/s downlink 2500 mbit/s uplink
cdc_ncm 2-2:1.0 usb0: network connection: connected
cdc_ncm 2-2:1.0 usb0: 2500 mbit/s downlink 2500 mbit/s uplink
cdc_ncm 2-2:1.0 usb0: network connection: connected
cdc_ncm 2-2:1.0 usb0: 2500 mbit/s downlink 2500 mbit/s uplink
cdc_ncm 2-2:1.0 usb0: network connection: connected
cdc_ncm 2-2:1.0 usb0: 2500 mbit/s downlink 2500 mbit/s uplink

造成这个问题的原因是 Linux 内核自带的驱动程序暂时还不支持 RTL8156 ⁵，所以必须得自己编译驱动。

准备工作

编译 Linux 内核

有关如何配置梅林固件编译环境，请参阅这篇教程：Compiling under WSL2（英文）。虽然标题写的是在 WSL (Windows Subsystem for Linux) 2 里编译，但是总体步骤也适用于 WSL 1（也称 legacy WSL）和真·Linux 环境。

如果你跟我一样用的是 WSL 1，还需要额外配置 32 位运行环境（参考这个 issue），因为梅林固件提供的工具链都是 32 位的。

首先把梅林固件的源代码拖下来，因为用不到 git 的历史，只需要把 HEAD 拖下来即可：

# 只拖 HEAD
git clone --depth 1 https://github.com/RMerl/asuswrt-merlin.ng

教程里是把 brcm-arm-sdk 文件夹链接到了 src-rt-6.x-4708 里面：

# `src-rt-6.x.4708` 用于 AC56U, AC68U 和 AC87U
ln -s ~/am-toolchains/brcm-arm-sdk ~/asuswrt-merlin.ng/release/src-rt-6.x.4708/toolchains

而我们需要把它链接到 src-rt-5.02axhnd 里面，梅林固件的编译脚本⁶里有提到 AX88U 用的是 src-rt-5.02axhnd：

# `src-rt-5.02axhnd` 用于 AX88U, AX58U 和 AX56U
ln -s ~/am-toolchains/brcm-arm-sdk ~/asuswrt-merlin.ng/release/src-rt-5.02axhnd/toolchains

接着就可以编译 AX88U 的梅林固件了：

# 目标平台 AX88U
cd release/src-rt-5.02axhnd && make rt-ax88u

由于我们只需要用到内核编译生成的头文件（.h），因此没必要把固件整个都编译出来，待内核编译流程开始之后，就可以按键盘上的 CTRL+C 终止固件编译。

编译测试工具

`iperf3`

iperf3 源代码从这里下载：esnet/iperf，本文使用的 iperf3 版本是 3.9。

运行下面的命令来为 AX88U 编译 iperf3：

# 创建 build 文件夹，作为 iperf3 安装目录
mkdir build
# 静态链接
./configure --host=arm-linux --prefix=`pwd`/build --enable-static --disable-shared
# 编译并安装到 build 文件夹
make && make install

生成的 iperf3 二进制文件应该可以在 ./build/bin 文件夹下找到，预编译好的版本可以在这里下载：附录：预编译的二进制文件：预编译的测试工具。

`ethtool`

ethtool 源代码从这里下载：kernel/software/network/ethtool，本文使用的 ethtool 版本是 5.8。

运行下面的代码来为 AX88U 编译 ethtool：

# 创建 build 文件夹，作为 ethtool 安装目录
mkdir build
# 禁用 netlink，一是用不到，二是去除对 libmnl 的依赖
./configure --host=arm-linux --prefix=`pwd`/build --disable-netlink
# 编译并安装到 build 文件夹
make & make install

生成的 ethtool 二进制文件应该可以在 ./build/bin 文件夹下找到，预编译好的版本可以在这里下载：附录 1：预编译的二进制文件：预编译的测试工具。

编译 `r8152` 驱动模块

你没看错，RTL8156B 的驱动模块确实叫 r8152，源码从这里下载：Realtek USB FE / GBE / 2.5G / Gaming Ethernet Family Controller Software，本文使用的 r8152 驱动模块版本是 v2.13.0。

为了验证买来的网卡是 RTL8156B 芯片的，可以在 rtl8152_get_drvinfo 函数里加上下面一句代码，这样就可以通过 ethtool 来获取芯片的版本：

--- source-2.13.0/r8152-original.c     2020-04-20 01:36:49.000000000 -0700
+++ source-2.13.0/r8152-modified.c     2020-10-06 23:47:07.123659400 -0700
@@ -16369,6 +16369,7 @@
        strlcpy(info->driver, MODULENAME, sizeof(info->driver));
        strlcpy(info->version, DRIVER_VERSION, sizeof(info->version));
        usb_make_path(tp->udev, info->bus_info, sizeof(info->bus_info));
+       snprintf(info->fw_version, sizeof(info->fw_version), "0x%04x", tp->version);
 } 

 #if LINUX_VERSION_CODE < KERNEL_VERSION(4,20,0)

运行下面的命令来编译驱动：

# 架构: arm64
# 交叉编译器: aarch64-linux
# 内核源代码目录: ~/asuswrt-merlin.ng/release/src-rt-5.02axhnd/kernel/linux-4.1
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux- -C ~/asuswrt-merlin.ng/release/src-rt-5.02axhnd/kernel/linux-4.1 M=`pwd` modules

如果你倾向用 Makefile 的话，可以在这里找到：附录 2：脚本：Makefile。

一切顺利的情况下，r8152.ko 这个文件会生成在当前目录下，预编译好的版本可以在这里下载：附录：预编译的二进制文件：预编译的驱动模块。

配置驱动

首先在路由器 /jffs 文件夹内创建 drivers 和 tools 两个文件夹，然后把 r8152.ko 上传到路由器 /jffs/drivers 文件夹内，把编译好的 iperf3 和 ethtool 上传到路由器 /jffs/tools 文件夹内。

加载驱动

前文“不能即插即用？”一节已经提到 cdc_ncm 会接管 USB 网卡，所以首先需要把 cdc_ncm 卸载掉。

运行 lsmod | grep cdc_ncm 可以看到依赖 cdc_ncm 的模块：

# admin@ax88u:/# lsmod | grep cdc_ncm
cdc_ncm                16787  1 cdc_mbim
usbnet                 21074  7 cdc_mbim,qmi_wwan,cdc_ncm,rndis_host,cdc_ether,ax88179_178a,asix
usbcore               166572 23 uas,usb_storage,cdc_mbim,qmi_wwan,cdc_wdm,cdc_ncm,rndis_host,cdc_ether,ax88179_178a,asix,cdc_acm,usbnet,usblp,ohci_pci,ohci_platform,ohci_hcd,ehci_pci,ehci_platform,ehci_hcd,xhci_pci,xhci_plat_hcd,xhci_hcd

所以得把 cdc_mbim 也一同卸载掉：

# 先卸载 cdc_mbim，因为它依赖于 cdc_ncm
rmmod cdc_mbim
# 卸载 cdc_ncm
rmmod cdc_ncm

现在就可以加载 r8152.ko 了，同时记得把 cdc_ncm 和 cdc_mbim 也加载回来：

# 加载 r8152 驱动模块
insmod /jffs/drivers/r8152.ko
# 加载 cdc_ncm
insmod cdc_ncm
# 加载 cdc_mbim
insmod cdc_mbim

如果一切正常的话，系统日志（tail /tmp/syslog.log）会显示驱动加载成功：

# admin@ax88u:/# tail /tmp/syslog.log
Oct  7 21:27:42 kernel: usbcore: deregistering interface driver cdc_mbim
Oct  7 21:27:42 kernel: usbcore: registered new interface driver r8152
Oct  7 21:27:42 kernel: usb 2-2: reset SuperSpeed USB device number 2 using xhci-hcd
Oct  7 21:27:42 kernel: netif_napi_add() called with weight 256 on device eth%d
Oct  7 21:27:42 kernel: r8152 2-2:1.0 eth8: v2.13.0 (2020/04/20)
Oct  7 21:27:42 kernel: r8152 2-2:1.0 eth8: This product is covered by one or more of the following patents:
Oct  7 21:27:42 kernel: 		US6,570,884, US6,115,776, and US6,327,625.
Oct  7 21:27:42 hotplug: add net eth8.
Oct  7 21:27:42 kernel: usbcore: registered new interface driver cdc_ncm
Oct  7 21:27:42 kernel: usbcore: registered new interface driver cdc_mbim

从上面的日志里可以看到 USB 网卡被注册为 eth8，运行 ifconfig eth8 可以验证这一点：

eth8      Link encap:Ethernet  HWaddr 00:E0:4C:00:FA:KE
          inet6 addr: fe80::2e0:4cff:fe00:fake/64 Scope:Link
          BROADCAST MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

在路由器管理界面的 网络地图 里也可以看到 USB 网卡：

接下来就可以更新 nvram 变量，启用 eth8 并把它加入网桥 br0 里：

# 更新 nvram 变量
nvram set br0_ifnames="$(nvram get br0_ifnames) eth8"
nvram set lan_ifnames="$(nvram get lan_ifnames) eth8"
nvram set wired_ifnames="$(nvram get wired_ifnames) eth8"

# 把 eth8 加入网桥 br0，然后启用 eth8
brctl addif br0 eth8
ifconfig eth8 allmulti up

最后插入网线，运行 /jffs/tools/ethtool eth8 来验证协商的速度为全双工 2500Mb/s：

# admin@ax88u:/# /jffs/tools/ethtool eth8
Settings for eth8:
        Supported ports: [ MII ]
        Supported link modes:   10baseT/Half 10baseT/Full
                                100baseT/Half 100baseT/Full
                                1000baseT/Full
                                2500baseX/Full
        Supported pause frame use: No
        Supports auto-negotiation: Yes
        Supported FEC modes: Not reported
        Advertised link modes:  10baseT/Half 10baseT/Full
                                100baseT/Half 100baseT/Full
                                1000baseT/Full
                                2500baseX/Full
        Advertised pause frame use: Symmetric Receive-only
        Advertised auto-negotiation: Yes
        Advertised FEC modes: Not reported
        Link partner advertised link modes:  10baseT/Half 10baseT/Full
                                             100baseT/Half 100baseT/Full
                                             1000baseT/Full
        Link partner advertised pause frame use: No
        Link partner advertised auto-negotiation: Yes
        Link partner advertised FEC modes: Not reported
        Speed: 2500Mb/s
        Duplex: Full
        Port: MII
        PHYAD: 32
        Transceiver: internal
        Auto-negotiation: on
        Supports Wake-on: pumbg
        Wake-on: g
        Current message level: 0x00007fff (32767)
                               drv probe link timer ifdown ifup rx_err tx_err tx_queued intr tx_done rx_status pktdata hw wol
        Link detected: yes

提示：完整的 RTL8156B 配置脚本可以在这里找到：附录：脚本：RTL8156B 配置脚本。

验证 `RTL` 芯片版本

运行 /jffs/tools/ethtool --driver eth8：

# admin@ax88u:/# /jffs/tools/ethtool --driver eth8
driver: r8152
version: v2.13.0 (2020/04/20)
firmware-version: 0x000e
expansion-rom-version:
bus-info: usb-xhci-hcd.0-2
supports-statistics: yes
supports-test: no
supports-eeprom-access: no
supports-register-dump: no
supports-priv-flags: no

如果 firmware-version 为 0x000b 或 0x000c，则芯片为 RTL8156。
如果 firmware-version 为 0x000d 或 0x000e，则芯片为 RTL8156B。

这里给出的输出结果中的 firmware-version 为 0x000e，因此证明我的网卡芯片为 RTL8156B。

注意：为了显示 firmware-version, 必须在 rtl8152_get_drvinfo 函数中添加一句代码，详情请参阅准备工作：编译 r8152 驱动模块。

性能优化

完整的 RTL8156B 配置脚本可以在这里找到：附录：脚本：RTL8156B 配置脚本。

接收（RX）

默认情况下，AX88U 上只有 4 号 CPU 核心为 xhci-hcd:usb1 响应硬件中断（cat /proc/irq/28/smp_affinity_list）。而且由于 RTL8156B 只有一个接收队列，也没法通过改变 smp_affinity_list 的方式，把硬件中断请求分散到其他核心去处理。

因此必须启用 RPS (Receive Packet Steering) 来分配软件中断（softirq）到各个核心，以达到优化接收性能的目的。有关 RPS 的更多信息，可以参考 Red Hat 的一篇文档：Performance Tuning Guide: 8.7 Receive Packet Steering（英文）。

运行下面的命令在 eth8 上启用 RPS：

# 在 eth8 上启用 RPS (Receive Packet Steering)
# 因为 AX88U 有四个核心，所以这里设置为 f
echo f > /sys/class/net/eth8/queues/rx-0/rps_cpus

我之后进行的测试表明仅启用 RPS 已经足以在 iperf3 跑到理论峰值速度，但是这里还是给出一些别的优化方法：

增加 net.core.netdev_max_backlog。默认值为 1000，可以增加到 2500：

# 1000 是 1GbE 的默认值，因此对 2.5GbE 来说 2500 看起来很合理
echo 2500 > /proc/sys/net/core/netdev_max_backlog

增加 RX 中断合并窗口（从而减少产生的中断数量）。rx-usecs 的默认值为 15，运行以下命令以修改：
```
# <N> 是数据包达到后产生 RX 中断的延迟时间，单位为毫秒。
/jffs/tool/ethtool -C eth8 rx-usecs <N>
```
增加 RX 缓冲区大小。默认值为 100，可以增加到 4096（最大值）：
```
# 4096 是 RX 缓冲区大小的最大值
/jffs/tool/ethtool -G eth8 rx 4096
```

这三篇文章（英文）介绍了更多优化接收性能的方法：Performance Tuning on Linux — Ethernet、How to achieve low latency with 10Gbps Ethernet、Performance Tuning Guide: Chapter 8. Networking。

发送（TX）

不像 RPS，启用 XPS (Transmit Packet Steering) 对于提升 RTL8156B 的发送性能没有帮助，这是因为 RTL8156B 只有一个发送队列，并且：

For a network device with a single transmission queue, XPS configuration has no effect, since there is no choice in this case.

对于只有一个发送队列的网络设备，启用 XPS 不会起到任何效果，因为能用的发送队列就只有一个。

Linux 内核文档 — Scaling in the Linux Networking Stack

有关发送性能优化的方法并不多，其中一个是把 txqueuelen 增加到 2500：

# 1000 是 1GbE 的默认值，因此对 2.5GbE 来说 2500 看起来很合理
ifconfig eth8 txqueuelen 2500

不知道为什么 Realtek 在内核版本低于 5.2.3 时（梅林 384.19 的内核版本号为 4.1.51），默认不启用 RTL8156B 的 USB scatter/gather：

#if LINUX_VERSION_CODE >= KERNEL_VERSION(5,2,3)
    if (usb_device_no_sg_constraint(udev))
        tp->sg_use = true;
#endif /* LINUX_VERSION_CODE >= KERNEL_VERSION(5,2,3) */

然而不启用这个功能会严重影响发送性能，因此另外一个优化方法是启用 RTL8156B 的 USB scatter/gather：

# 在 eth8 上启用 USB scatter/gather
echo enable > /sys/class/net/eth8/rtl_adv/sg_en

注意： 该选项仅适用于 r8152 驱动模块支持的 RTL 芯片。

性能测试

`iperf3`

该项测试中 AX88U 是服务端，我的 Windows 台式机是客户端。

台式机到 AX88U，最快 2.35Gbits/sec:

PS E:\Tools\iperf-3.9-win64> .\iperf3.exe -c 192.168.50.1
Connecting to host 192.168.50.1, port 5201
[  5] local 192.168.50.X port 13610 connected to 192.168.50.1 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate
[  5]   0.00-1.00   sec   280 MBytes  2.35 Gbits/sec
[  5]   1.00-2.00   sec   279 MBytes  2.34 Gbits/sec
[  5]   2.00-3.00   sec   279 MBytes  2.34 Gbits/sec
[  5]   3.00-4.00   sec   279 MBytes  2.34 Gbits/sec
[  5]   4.00-5.00   sec   279 MBytes  2.34 Gbits/sec
[  5]   5.00-6.00   sec   279 MBytes  2.34 Gbits/sec
[  5]   6.00-7.00   sec   279 MBytes  2.34 Gbits/sec
[  5]   7.00-8.00   sec   279 MBytes  2.34 Gbits/sec
[  5]   8.00-9.00   sec   279 MBytes  2.34 Gbits/sec
[  5]   9.00-10.00  sec   279 MBytes  2.34 Gbits/sec
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate
[  5]   0.00-10.00  sec  2.73 GBytes  2.34 Gbits/sec              sender
[  5]   0.00-10.04  sec  2.73 GBytes  2.33 Gbits/sec              receiver

iperf Done.

AX88U 到台式机，最快 2.38Gbits/sec:

PS E:\Tools\iperf-3.9-win64> .\iperf3.exe -c 192.168.50.1 -R
Connecting to host 192.168.50.1, port 5201
Reverse mode, remote host 192.168.50.1 is sending
[  5] local 192.168.50.X port 13619 connected to 192.168.50.1 port 5201
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate
[  5]   0.00-1.00   sec   284 MBytes  2.38 Gbits/sec
[  5]   1.00-2.00   sec   283 MBytes  2.37 Gbits/sec
[  5]   2.00-3.00   sec   283 MBytes  2.37 Gbits/sec
[  5]   3.00-4.00   sec   283 MBytes  2.37 Gbits/sec
[  5]   4.00-5.00   sec   283 MBytes  2.37 Gbits/sec
[  5]   5.00-6.00   sec   283 MBytes  2.37 Gbits/sec
[  5]   6.00-7.00   sec   283 MBytes  2.37 Gbits/sec
[  5]   7.00-8.00   sec   283 MBytes  2.37 Gbits/sec
[  5]   8.00-9.00   sec   282 MBytes  2.36 Gbits/sec
[  5]   9.00-10.00  sec   283 MBytes  2.37 Gbits/sec
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate         Retr
[  5]   0.00-10.03  sec  2.77 GBytes  2.37 Gbits/sec    0         sender
[  5]   0.00-10.00  sec  2.76 GBytes  2.37 Gbits/sec              receiver

iperf Done.

SMB 文件传输

该项测试中我的 Windows 台式机作为服务端，我的 Surface Pro（通过千兆有线 USB 网卡连接到路由器）和 Macbook Pro（通过 802.11ac 无线连接到路由器，协商链路速度为 1300 Mbps）作为客户端，测试内容为两个客户端同时从服务端拷贝 20GB 的文件。

测试结果表明 BCM49408 的性能不足以双向跑满 2.5 Gbps，但是也还算可以了：最大传输速度约 195.7MB/s，平均传输速度约 177.3MB/s。

提示：在 Windows 上运行这个命令可以快速创建一个 20GB 的文件：fsutil file createNew 20GB.txt 21474836480。最后一个参数为要创建的文件的大小，单位为字节。

实现 5GbE

截至本文发布时，市面上基于 USB 的 5GbE 解决方案只有 Aquantia 家（已经被 Marvell⁷ 收购了）的 AQC111U。就像一开始说的，5GbE 网卡并不便宜，我找到的最便宜的也得要 60 美金。

而且因为 AQC111U 是 USB 3.1 Gen 1 的方案，哪怕是启用 9K 巨型帧，减去 USB 开销⁸和以太网开销⁹，理论上能达到的最大传输速度约 3.96 Gbps。

同时 BCM49408 的性能也不足以支撑这个速度，启用了“性能优化”一章中描述的所有性能优化方法后，在我的 iperf3 测试中也只能实现最大 3.35 Gbits/sec（AX88U 到台式机）和 1.75 Gbits/sec（台式机到 AX88U）。

除此之外 AQC111U 还有以下的问题：

驱动不稳定。在短暂运行 iperf3 之后，我的 AX88U 直接 kernel panic 然后重启了。
发热很猛，容易掉线。传输过程中网卡会变得非常热，然后不久就失去网络连接了。不太清楚是 AQC111U 的问题，还是我买的网卡（Sabrent NT-SS5G）的散热设计的问题。

编译 `aqc111` 驱动模块

如果还是想试一下 AQC111U，可以从这里下载驱动：Marvell Drivers。在下载页面的 PLATFORM 下拉框里选择 Linux Kernel 3.10 and Higher，搜索结果中的 Marvell AQtion USB 3.1 Linux Driver 即为所需驱动，本文使用的 aqc111 驱动模块版本是 v1.3.3.0。

运行下面的命令来编译驱动：

# 架构: arm64
# 交叉编译器: aarch64-linux
# 内核源代码目录: ~/asuswrt-merlin.ng/release/src-rt-5.02axhnd/kernel/linux-4.1
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux- -C ~/asuswrt-merlin.ng/release/src-rt-5.02axhnd/kernel/linux-4.1 SUBDIRS=`pwd` modules

如果你倾向用 Makefile 的话，可以在这里找到：附录 2：脚本：Makefile。

一切顺利的情况下，aqc111.ko 这个文件会生成在当前目录下，预编译好的版本可以在这里下载：附录：预编译的二进制文件：预编译的驱动模块。

配置驱动 & 性能优化

把 aqc111.ko 上传到路由器 /jffs/drivers/ 文件夹内，如果该文件夹不存在，则首先在 /jffs 文件夹下创建 drivers 文件夹。

AQC111U 的配置流程和 RTL8156B 的有些许不同，这里需要卸载的是模块是 cdc_ether：

# 卸载 rndis_host，因为它依赖于 cdc_ether
rmmod rndis_host
# 卸载 cdc_ether
rmmod cdc_ether
# 加载 aqc111.ko
insmod /jffs/drivers/aqc111.ko
# 加载 cdc_ether
insmod cdc_ether
# 加在 rndis_host
insmod rndis_host

针对 AQC111U 的性能优化则和 RTL8156B 的差不多，只是没法调整 RX 中断合并窗口和 RX 缓冲区大小，因为 aqc111 驱动模块不支持修改这两个属性。

提示：完整的 AQC111U 配置脚本可以在这里找到：附录：脚本：AQC111U 配置脚本。

总结

其实在去年早些时候，我就已经开始在 AX88U 上折腾 2.5GbE 网卡。只是在那个时候，市面上能买到的网卡都是基于 RTL8156 的，上文也提到过这个最初版本的芯片是有缺陷的。最终几个月之后，Realtek 修复了这些缺陷，并发布了修订版的 RTL8156B，这才使得我完成了在 AX88U 上配置 2.5GbE 网卡的任务。

另外还有一个好消息：QNAP 最近发布了一款小型（相比其他至少要 1U 的产品）的被动散热 5 口 2.5GbE 交换机 QNAP QSW-1105-5T¹⁰，售价为 100 美金，算是物美价廉吧，适合家庭使用。

附录：预编译的二进制文件

预编译的驱动模块

以下驱动模块仅适用于 AX88U（上传到 /jffs/drivers/）:

r8152 驱动模块 v2.13.0：r8152.ko。SHA1: e3a9f7a868baae6756bde4665a45852fcd578bdd
aqc111 驱动模块 v1.3.3.0：aqc111.ko。SHA1: 9dc4768154e065d19a274dcc33235a6b58fd9fb9

预编译的测试工具

以下测试工具仅适用于 AX88U（上传到 /jffs/tools/）：

ethtool 5.8：ethtool。SHA1: 6936931589476b2001667c50a8f91d713be705fb
iperf3 3.9：iperf3。SHA1: ec19717ecb56a5b5bbfeda3316cd7e712cb6bde0

附录：脚本

`Makefile`

以下 Makefile 仅适用于 AX88U：

r8152：r8152/Makefile。SHA1: dc22346bdae40f5ea5bb2a0c193dc922fa3e4b60
aqc111：acq111/Makefile。SHA1: 37dfc73f2e4b6676e5dd712ad38b389f0140fb76

`RTL8156B` 配置脚本

`/jffs/scripts/init-start`

#!/bin/sh

# Make sure the script is indeed invoked
touch /tmp/001-init-start
logger -t "rtl8156" "init-start: loading RTL8156 driver..."

# It's safe to `insmod` here, since `usbcore` has already been 
# installed before `init-start` was called. 
# init.c: sysinit() -> init_wl() -> 
#         init-broadcom.c: eval("insmod", "usbcore");
insmod /jffs/drivers/r8152.ko

# Note `insmod r8152.ko` must be executed before `cdc_ncm` module 
# is loaded into kernel. Otherwise `cdc_ncm` will take control 
# of the USB 2.5GbE adapter.
# If `r8152.ko` can't be loaded before `cdc_ncm`, then you should 
# `rmmod cdc_ncm`,` insmod r8152.ko` and `insmod cdc_ncm`
# (remember to rm/insmod modules depending on `cdc_ncm` first)

logger -t "rtl8156" "init-start: all done"
date >> /tmp/001-init-start

`/jffs/scripts/services-start`

#!/bin/sh

# Make sure the script is indeed invoked
touch /tmp/001-services-start
logger -t "rtl8156" "services-start: setting up eth8..."

# Update nvram variables
nvram set br0_ifnames="$(nvram get br0_ifnames) eth8"
nvram set lan_ifnames="$(nvram get lan_ifnames) eth8"
nvram set wired_ifnames="$(nvram get wired_ifnames) eth8"

# Add eth8 into br0
brctl addif br0 eth8

# Set TX queue length to 2500 on eth8 and bring it up
ifconfig eth8 txqueuelen 2500 allmulti up

# Enable USB scatter/gather on eth8
echo enable > /sys/class/net/eth8/rtl_adv/sg_en

# Enable RPS (Receive Packet Steering) on eth8.
# Since AX88U has four cores, we set it to 'f'
echo f > /sys/class/net/eth8/queues/rx-0/rps_cpus

logger -t "rtl8156" "services-start: all done"
date >> /tmp/001-services-start

`AQC111U` 配置脚本

尽管能在 AX88U 上使用 AQC111U，但是发挥不出来 5Gbps 的性能，详情请参阅章节实现 5GbE。

`/jffs/scripts/services-start`

#!/bin/sh

# Make sure the script is indeed invoked
touch /tmp/001-services-start
logger -t "aqc111" "services-start: loading AQC111 driver..."

# No need to `rmmod cdc_ether` here, as `cdc_ncm` will be loaded 
# after `services-start` is called
insmod /jffs/drivers/aqc111.ko

# Note `insmod aqc111.ko` must be executed before `cdc_ether` 
# module is loaded into kernel. Otherwise `cdc_ether` will take 
# control of the USB 5GbE adapter.
# If `aqc111.ko` can't be loaded before `cdc_ether`, then you should 
# `rmmod cdc_ether`, `insmod aqc111.ko` and `insmod cdc_ether` 
# (remember to rm/insmod modules depending on cdc_ether first)
logger -t "aqc111" "services-start: AQC111 driver loaded"

# Now we can setup the new interface
logger -t "aqc111" "services-start: setting up eth8..."

# Update nvram variables
nvram set br0_ifnames="$(nvram get br0_ifnames) eth8"
nvram set lan_ifnames="$(nvram get lan_ifnames) eth8"
nvram set wired_ifnames="$(nvram get wired_ifnames) eth8"

# Add eth8 into br0 and bring eth8 up
brctl addif br0 eth8
ifconfig eth8 allmulti up

# Enable RPS (Receive Packet Steering) on eth8.
# Since AX88U has four cores, we set it to 'f'.
echo f > /sys/class/net/eth8/queues/rx-0/rps_cpus

logger -t "aqc111" "services-start: all done"
date >> /tmp/001-services-start

参考文献

Broadcom, BCM49408: 64 bit Quad-Core ARM v8 compliant Processor for Enterprise Access Point Applications. ↩
Realtek, Realtek Launches World’s First Single-Chip 2.5G Ethernet Controller for Multiple Applications, including Gaming Solution. ↩
domih, [HOWTO] 2.5Gbe or 5Gbe with H2 and/or N2 and/or C4?. ↩
VIA Labs, Inc., VL160 - USB-C™ 2:4 Data Switch with CC Function for USB 3.1. ↩
Kai-Heng Feng, Comment 39 for bug 1832472: cdc_ncm floods syslog unneccessarily. ↩
RMerl and Adamm, asuswrt-merlin.ng/build-all at master · RMerl/asuswrt-merlin.ng. ↩
Marvell, Marvell to Acquire Aquantia - Accelerating Ethernet Technology Leadership. ↩
Andrew Ku, So, What Makes USB 3.0 Slower Than We Expect? - Faster USB 3.0 Performance: Examining UASP And Turbo Mode. ↩
Rickard Nobel, Actual throughput on Gigabit Ethernet. ↩
Ryan Smith, At Last, a 2.5Gbps Consumer Network Switch: QNAP Releases QSW-1105-5T 5-Port Switch. ↩

Renjie Wu

在 AX88U + Merlin 384.19 上配置基于 `RTL8156B` 的 2.5GbE 网卡

不能即插即用？

准备工作

编译 Linux 内核

编译测试工具

`iperf3`

`ethtool`

编译 `r8152` 驱动模块

配置驱动

加载驱动

验证 `RTL` 芯片版本

性能优化

接收（RX）

发送（TX）

性能测试

`iperf3`

SMB 文件传输

实现 5GbE

编译 `aqc111` 驱动模块

配置驱动 & 性能优化

总结

附录：预编译的二进制文件

预编译的驱动模块

预编译的测试工具

附录：脚本

`Makefile`

`RTL8156B` 配置脚本

`/jffs/scripts/init-start`

`/jffs/scripts/services-start`

`AQC111U` 配置脚本

`/jffs/scripts/services-start`

参考文献

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在 Mikrotik RouterOS 6.48.2 上配置 DHCPv6-PD（前缀代理）

在 AX88U + Merlin 384.16 上实现 LAN 端口隔离（静态 VLAN）

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接收（RX）

发送（TX）

性能测试

iperf3

SMB 文件传输

实现 5GbE

编译 aqc111 驱动模块

配置驱动 & 性能优化

总结

附录：预编译的二进制文件

预编译的驱动模块

预编译的测试工具

附录：脚本

Makefile

RTL8156B 配置脚本

/jffs/scripts/init-start

/jffs/scripts/services-start

AQC111U 配置脚本

/jffs/scripts/services-start

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`ethtool`

编译 `r8152` 驱动模块

验证 `RTL` 芯片版本

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`Makefile`

`RTL8156B` 配置脚本

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`AQC111U` 配置脚本

`/jffs/scripts/services-start`