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修复Ubuntu中Realtek RTL8156B 2.5GbE USB适配器的性能问题

2022-03-04    CNXSoftware中文站
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不久前,我在 Ubuntu 20.04 中评测了一款基于 Realtek RTL8156B 芯片USB 3.0 转 2.5 Gbps 的以太网适配器。测评时,我对这款适配器的可靠性和性能并没有多印象的深刻。当时也有很多朋友给了建议,例如更换网线、MTU 尺寸等。

但更换网线并没有什么帮助,我看到评论有人提到可能是 cdc_ncm 驱动程序的问题,我还看到另一条评论说更新到 linux 内核 5.14有应该能正确地安装r8152 驱动程序。所以我就这样做了,如下所示:

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将 Linux 5.13(Ubuntu 20.04 + HWE 附带)升级到了 Linux 5.14,但不幸的是该系统仍然继续使用了带有半双工链接的 cdc_ncm 驱动程序:

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后来我想,有可能必须要使用 udev 规则来防止加载 cdc_ncm 驱动程序了。而 r8152 驱动程序中确实有50-usb-realtek-net.rules能够帮助做到这一点。所以我就将文件复制到了/etc/udev/rules.d/文件夹中。由于不想重新启动,所以我卸载了不需要的模块,然后重新启动了 udev 试一试:

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我们来看看结果怎么样,如下所示:

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很好!它现在可以使用 r8152 驱动程序了,并且我们还有一个全双工连接。

我们再次来对所有测试的结果来进行一下比较。

iperf2

上传:

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下载:

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这样做之后,下载速度有所提高了,之前使用 cdc_ncm 驱动程序时速度是 600 Mbps,但仍然没有接近 2.3 Gbps。

现在我们来体验下全双工:

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这其实还不算太糟糕了。

iperf3

上传:

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下载:

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和iperf2是差不多的。其实 iperf3 多年来一直都不支持全双工,但它们这次的 3.7 版重新引入了该功能。所以我们来试试看:

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哎呀!发生了什么呢?内核日志中似乎也有一些错误消息。

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我其实不是唯一遇到这个问题的人了,所以我只能说这是 r8156 驱动程序 Github repo 中一个未解决问题。以下是开发者的回答,仅供参考:

我怀疑是以太网适配器方面存在了问题,因为有很多报告称它与 DS918+ 是一起工作。比如:如电源线设计、过热等等。你们可以点击下面链接查看详情:
https://github.com/bb-qq/r8152/wiki/Compatibility

或者你们也可以试试其他供应商的以太网适配器,使用带有外部电源的 USB 集线器有可能可以改善这种情况。

此时,以太网根本不工作,所以我不得不拔下并重新插入 USB 适配器。这次终于成功“工作”了。

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Rx 侧仍然有重传,这其实也帮助解释了为什么速度会如此低。

SAMBA

我将一台带有 RTL8156B 适配器和 SATA SSD 的笔记本电脑连接到了一个带有 2.5GbE 的端口上,并配备了480GB SSD和MINIX USB-C 扩展坞的UP Xtreme i11迷你 PC 。

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SAMBA r8152驱动程序笔记本电脑传输到到迷你电脑的速度

r8152 驱动程序的传输速度大约是 930 Mbps,而 cdc_ncm 驱动程序的传速度大约是 750 Mbps。

现在我从迷你 PC 传输数据到笔记本电脑这个传输也可以称其为“下载”。

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SAMBA r8152驱动程序迷你电脑传输数据到笔记本电脑

不出意料,此时的速度比较慢,只有837 Mbps,但仍然比我使用 cdc_ncm 驱动程序时的速度要好,使用 cdc_ncm 时只有不到500 Mbps。

scp

笔记本电脑到迷你电脑:

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迷你电脑到笔记本电脑:

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使用 scp 下载和上传的速度几乎是相同的,这一点很奇怪。这里的遇到的瓶颈似乎是因为我的 SATA SSD:

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可以看到其读取速度限制在 145 MB/s 左右,写入速度则限制在了 140 MB/s 左右。

对比来看,MINIX NEO Storage Plus USB-C 扩展坞中使用的SSD 速度要更快了。我上次测试时,其顺序读取速度是 379MB/s,顺序写入速度为 240+ MB/s。

现在我们将数据放到 /dev/null上,看看现在的速度是怎么样的。

下载到笔记本电脑:

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从笔记本电脑上传:

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由上可以看到,至少对于上传而言,速度已经基本可以了。我觉得下载速度还是有一些问题,但是使用 r8152 驱动后其性能确实是有了很大的提升。

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cdc_ncm和r8152 drivers ubuntu

使用NanoPi R4S进行测试

虽然上面的测试结果比之前的测试结果要好多了,但仍然不是最佳的。因为我有一个带2个 USB 3.0 端口的 NanoPi R4S 路由器,所以我首先使用最新的 OpenWrt (FriendlyWrt) 21.02 镜像和 Linux 5.15来尝试一下,如下所示:

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这真的很惨,两边都有很多是重传的。

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查看内核日志,我们的 RTL8156B USB 适配器再次使用该 CDC NCM 驱动程序,就像在 Ubuntu 中一样……也有一个 r8152 驱动程序,但无论我在 /etc/modules.d 中删除什么模块,要么加载 CDC NCM,要么加载 eth2界面根本不显示。所以我切换到基于 Ubuntu 20.04 的 FriendlyCore 操作系统,它也是Linux 5.15,这将更接近我笔记本电脑上的设置。

正如人们所预料的那样,RTL8156B 适配器在 Ubuntu 中默认使用的是 CDC NCM 驱动程序。

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eth1 没有出现在 ifconfig 中,所以为了使用 r8152 驱动程序我还是继续更改 udev 规则。

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这个测试越来越令人沮丧了,我们先来更新一下系统看看。

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虽然我遵循了所有的步骤,但因为 FriendlyCore 镜像依赖的是中国的服务器,这与我的服务器相比就非常慢(只是运行 apt update 就可能需要 15 分钟)。因此虽然理论上更新其实是很快的,但它仍然还是需要几个小时!具体你们可以参考“从命令行更改 Ubuntu Apt 镜像”。

更新系统对固件的问题其实没有什么帮助。因此,我搜索了rtl_nic/rtl8156b-2.fw文件。它应该是位于 firmware--realtek Debian 软件包和linux-firmware Ubuntu Impish 软件包中。

我下载了后者,并提取了 rtl8156b-2.fw ,然后将其复制到 /etc/firmware/rtl_nic。现在终于可以成功工作了,如下所示:

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不知道什么原因,其接口仍然未启动,我只好手动将其添加到了 /etc/network/interfaces.d,但似乎不起什么作用。

回到带有rtl8156b-2.fw固件的Ubuntu笔记本电脑

因为没什么作用,所以我又回到了笔记本电脑上,并将固件文件复制到了/lib/firmware/rtl_nic目录下。结果与 NanoPi R4S 中的结果是一样的,如下所示:

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我们试试iperf3上传:

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和以前一样,还是没有回到之前的状态。现在我使用iperf3测试下载:

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情况好转了一点,但还是没有达到最理想的结果,而且重发数量真的好多!我现在真的好累,如果你们有什么其他想法好方法,请留言告诉我。

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