ethtool显示网卡速率不准确如何排查？

Question

问题：使用 `ethtool eth0` 显示网卡速率为 1000 Mbps，但实际网络吞吐量远低于千兆水平，且对端设备协商为 100 Mbps，如何排查速率显示不准确问题？ 可能原因包括：物理链路异常（如网线质量差、接口松动）、网卡驱动缺陷导致 `ethtool` 读取寄存器错误、固件版本过旧、或交换机端口配置强制限速。需结合 `dmesg` 查看链路协商日志、检查双工模式是否匹配、确认两端自动协商状态，并通过抓包和流量测试验证真实性能。

Answer 1

1. 问题现象与初步确认

当执行 ethtool eth0 命令时，显示网卡速率为 1000 Mbps，但实际网络吞吐量测试（如 iperf3）远低于预期千兆水平，且对端设备协商结果为 100 Mbps。这表明存在速率协商不一致或信息展示失真的问题。

ethtool eth0
Settings for eth0:
    Supported ports: [ TP ]
    Speed: 1000Mb/s
    Duplex: Full
    Auto-negotiation: on
    Link detected: yes

然而，交换机侧日志或对端主机输出可能显示：

Speed: 100Mb/s, Duplex: Full

这种“单向千兆”的状态违反了以太网自动协商机制的基本原则，需深入排查。

2. 排查流程：由浅入深的五个层级

1. 物理层检查
2. 链路协商状态分析
3. 驱动与固件验证
4. 系统日志与内核行为追踪
5. 真实性能压测与抓包验证

3. 物理链路与介质质量检测

检查项	工具/方法	标准要求	常见问题
网线类别	目视标签、线缆测试仪	Cat5e 或以上支持千兆	Cat5 线仅支持 100M 长距离
接口接触	手动插拔、观察指示灯	无松动、绿色闪烁正常	氧化、灰尘导致接触不良
线缆长度	测量物理距离	≤100米（UTP）	超长引发信号衰减
干扰源	环境勘察	远离强电、电机	电磁干扰致误码率升高

4. 自动协商与双工模式一致性校验

使用以下命令检查两端协商状态：

# 本机查看协商细节
ethtool eth0 | grep -E "Speed|Duplex|Auto"

# 对端设备执行相同命令
ssh admin@switch 'show interfaces status'  # Cisco示例

# 强制关闭自动协商进行测试（临时）
ethtool -s eth0 speed 1000 duplex full autoneg off

注意：若一端启用自动协商而另一端强制固定速率，则可能导致非对称协商失败。

5. 内核日志与驱动行为分析

通过 dmesg 检索链路状态变更记录：

dmesg | grep -i eth0 | grep -i link

典型输出：

igb 0000:01:00.0 eth0: Link Up 100 Mbps Full Duplex

此日志说明尽管 ethtool 显示 1000 Mbps，但底层驱动已检测到实际链路为 100 Mbps，属于典型的寄存器读取错误或缓存未更新。

6. 网卡驱动与固件版本审查

获取当前驱动信息：

ethtool -i eth0

输出示例：

driver: igb
version: 5.6.0-k
firmware-version: 1.7-0

建议操作：

• 访问 Intel / Broadcom / Mellanox 官方网站核对最新驱动版本
• 升级固件（如 intel-ena-update-fw 工具）
• 更换兼容性更好的开源驱动（如 ixgbevf 替代旧版）

7. 交换机端口配置核查

登录交换机 CLI 检查对应端口配置：

Switch# show running-config interface Gi1/0/1
interface GigabitEthernet1/0/1
 switchport mode access
 speed 100
 duplex full

该配置将端口强制限制在 100 Mbps，即使客户端请求千兆也无法达成。

8. 抓包与真实吞吐量测试

使用 tcpdump 和 iperf3 验证实际性能：

# 启动服务端
iperf3 -s

# 客户端测试
iperf3 -c 192.168.1.100 -t 30 -P 4

理想千兆 TCP 吞吐应接近 940 Mbps，若实测仅 90~100 Mbps，则证实瓶颈存在。

9. Mermaid 流程图：完整排查路径

graph TD
    A[ethtool显示1000Mbps但性能低下] --> B{物理链路正常?}
    B -->|否| C[更换网线/清理接口]
    B -->|是| D[检查对端协商速率]
    D --> E{两端速率一致?}
    E -->|否| F[检查交换机端口配置]
    E -->|是| G[查看dmesg链路日志]
    G --> H{日志与ethtool一致?}
    H -->|否| I[升级驱动/固件]
    H -->|是| J[运行iperf3/tcpdump验证真实带宽]
    J --> K[定位至应用层或中间网络设备]

10. 高级诊断建议

对于长期运维场景，可部署自动化监控脚本定期采集 ethtool 输出并与历史基线对比：

#!/bin/bash
INTERFACES=$(ip link show up | awk -F: '$2 !~ "lo|docker|virbr" {print $2}')
for IF in $INTERFACES; do
    SPEED=$(ethtool $IF 2>/dev/null | grep Speed | awk '{print $2}')
    echo "$(date): $IF -> $SPEED"
done >> /var/log/ethtool-speed.log

结合 Zabbix 或 Prometheus 实现异常告警，提升故障响应效率。