目前几乎所有的网卡驱动程序都有对 ethtool 的支持，其框架如图 2 所示，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；内核空间的部分根据相应的命令字，通过 MDIO/MDC 读写 MII 寄存器，实现对网卡的管理，并把执行结果传回用户空间。由于 Linux 网络驱动程序是一个复杂而庞大的体系，这里只介绍驱动程序中对 MII 寄存器的定义，对 MDIO/MDC 的支持以及驱动程序中实现如何实现 ethtool 功能部分。
图 2.ethtool 在 Linux 中的实现框架
IEEE 802.3 规定的 MII 寄存器
关于 MII/GMII 接口 PHY 寄存器的定义在 802.3 的 22.2.4 Management functions. 章节中，如该章节中的 Table 22 – 6 和 Table 22 – 7（即本文的图 3 和图 4，均出自 ）所示，
图 3. IEEE802.3 定义的 MII 管理寄存器集
可以看到寄存器分为基本集和扩展集，基本集的定义因 GMII 和 MII 而不同，对于 MII, 基本集包括寄存器 0 控制寄存器和 1 状态寄存器，而对于 GMII；基本集包括寄存器 0、1 和 15。控制寄存器 0 和状态寄存器 1 的定义如图 3 所示：
图 4. IEEE802.3 定义的寄存器 0 控制寄存器和 1 状态寄存器
对寄存器 0 和寄存器 1 的读写可以实现对网卡的管理，清单 1 列出了部分 PHY 管理寄存器以及控制寄存器和状态寄存器的各个 bit 的定义。
清单 1,/kernel/drivers/net/Mii.h, 定义 PHY 管理寄存器#define MII_BMCR 0x00 /* Basic mode control register */ #define MII_BMSR 0x01 /* Basic mode status register */ #define MII_PHYSID1 0x02 /* PHYS ID 1 */ #define MII_PHYSID2 0x03 /* PHYS ID 2 */ #define MII_ADVERTISE 0x04 /* Advertisement control reg */ #define MII_LPA 0x05 /* Link partner ability reg */ #define MII_EXPANSION 0x06 /* Expansion register */ #define MII_CTRL1000 0x09 /* 1000BASE-T control */ ... /* Basic mode control register. */ #define BMCR_RESV 0x003f /* Unused... */ #define BMCR_SPEED1000 0x0040 /* MSB of Speed (1000) */ #define BMCR_CTST 0x0080 /* Collision test */ #define BMCR_FULLDPLX 0x0100 /* Full duplex */ #define BMCR_ANRESTART 0x0200 /* Auto negotiation restart */ #define BMCR_ISOLATE 0x0400 /* Disconnect DP83840 from MII */ #define BMCR_PDOWN 0x0800 /* Powerdown the DP83840 */ #define BMCR_ANENABLE 0x1000 /* Enable auto negotiation */ #define BMCR_SPEED100 0x2000 /* Select 100Mbps */ #define BMCR_LOOPBACK 0x4000 /* TXD loopback bits */ #define BMCR_RESET 0x8000 /* Reset the DP83840 */ /* Basic mode status register. */ #define BMSR_ERCAP 0x0001 /* Ext-reg capability */ #define BMSR_JCD 0x0002 /* Jabber detected */ #define BMSR_LSTATUS 0x0004 /* Link status */ #define BMSR_ANEGCAPABLE 0x0008 /* Able to do auto-negotiation */ #define BMSR_RFAULT 0x0010 /* Remote fault detected */ #define BMSR_ANEGCOMPLETE 0x0020 /* Auto-negotiation complete */ #define BMSR_RESV 0x00c0 /* Unused... */ #define BMSR_ESTATEN 0x0100 /* Extended Status in R15 */ #define BMSR_100FULL2 0x0200 /* Can do 100BASE-T2 HDX */ #define BMSR_100HALF2 0x0400 /* Can do 100BASE-T2 FDX */ #define BMSR_10HALF 0x0800 /* Can do 10mbps, half-duplex */ #define BMSR_10FULL 0x1000 /* Can do 10mbps, full-duplex */ #define BMSR_100HALF 0x2000 /* Can do 100mbps, half-duplex */ #define BMSR_100FULL 0x4000 /* Can do 100mbps, full-duplex */ #define BMSR_100BASE4 0x8000 /* Can do 100mbps, 4k packets */
通过 MDC/MDIO 读写 MII 寄存器的具体实现