7. ethtool, loopback과 counter ladder로 PHY 문제를 재현한다

CHAPTER 07

7. ethtool, loopback과 counter ladder로 PHY 문제를 재현한다

하나의 ping 대신 동일한 sequence 번호를 가진 frame을 보내 PHY, MAC, DMA와 userspace counter의 첫 감소 지점을 찾습니다. loopback 위치를 바꿔 송신과 수신 경계를 단계적으로 넓힙니다.

counter ladder

PHY symbol error, MAC CRC/good frame, DMA descriptor, netdev와 socket count는 서로 다른 drop 지점을 나타냅니다.

loopback 위치

MAC, PCS, PHY digital, PHY analog, external plug loopback은 포함하는 회로 범위가 다릅니다. 위치를 기록하지 않은 loopback 성공은 의미가 약합니다.

ethtool dump

`ethtool`, `-S`, `--phy-statistics`, `--show-eee`, `-m` 출력은 driver 지원 범위가 다릅니다. raw register와 교차 확인합니다.

재현 행렬

speed, duplex, cable, partner, temperature, cold/warm, EEE와 traffic direction을 한 번에 하나씩 바꿉니다.

레지스터와 관측값을 함께 읽는 표

항목	소유 블록	설정 또는 의미	정상 증거	실패 해석
PHY basic/link	PHY	AN과 resolved tuple	시험 조건과 일치	기본 link 조건 불일치
PHY error counters	PHY PCS/PMA	symbol, receive, false carrier	정상 기준 대비 증가 없음	MDI/SI/clock 경계
MAC MMC counters	MAC	good, CRC, alignment, length, pause	보낸 frame와 방향별 일치	MAC 전후 drop 위치
DMA counters	DMA/driver	descriptor complete, overflow, missed	MAC good frame와 근접	ring/FIFO 경계
netdev stats	Linux	packets/bytes/errors/dropped	DMA 처리량과 일치	driver/stack drop
socket/application	userspace	sequence와 latency	손실 없이 최종 도착	protocol/queue/application 경계

증상에서 첫 실패 경계를 찾는 표

관측 증상	직전 통과 증거	우선 확인	반증 시험	판정
PHY symbol부터 증가	TX stimulus 정상	cable/magnetics/analog	internal PHY loopback과 external loopback 비교	PHY 외부 또는 PMA
symbol 0, MAC CRC 증가	PHY PCS 정상	PHY-MAC interface timing	RGMII/SGMII loopback	MAC interface 경계
MAC good, DMA 감소	frame filter 통과	descriptor/FIFO	ring dump와 overflow counter	DMA 경계
DMA complete, netdev 감소	descriptor CPU ownership	driver drop reason	NAPI trace와 skb allocation	driver/NAPI 경계
netdev RX, socket 감소	stack 진입	routing/netfilter/socket queue	drop monitor와 packet trace	network stack/userspace
장시간 후에만 실패	초기 모든 단계 통과	counter wrap, thermal, EEE, ring wrap	시간축과 환경 센서 동시 기록	누적/경계조건 문제

그림 1. 7. ethtool, loopback과 counter ladder로 PHY 문제를 재현한다의 실행 순서왼쪽에서 오른쪽으로 실제 소유권과 관찰 지점이 이동합니다.

01 sequence frame 생성

02 PHY counter

03 MAC counter

04 DMA descriptor

05 NAPI/netdev

06 protocol stack

07 socket sequence

08 첫 감소 판정

실제 검증 절차

순서	실행	남길 증거	판정 목적
1	시험 전 모든 가능한 counter를 raw/이름 두 형태로 저장합니다.	baseline snapshot	증분 계산 기반
2	고정 개수의 sequence frame을 한 방향씩 전송합니다.	송신 수와 시간 범위	양방향 혼입 방지
3	시험 후 counter delta를 한 행에 정렬합니다.	첫 감소 지점	실패 경계 확정
4	loopback 위치를 MAC→PCS→PHY→external 순서로 넓힙니다.	위치별 pass/fail	최소 실패 범위 식별

주의일부 통계 register는 read-to-clear이거나 폭이 작아 wrap됩니다. 수집 주기와 clear 동작을 기록하지 않으면 delta가 틀립니다.

공개적으로 다시 확인할 수 있는 자료

공개되지 않은 vendor register나 integration별 offset을 추측해서 채우지 않았습니다. 아래 제조사 자료, architecture 문서와 Linux v6.18.37 원본에서 다시 확인할 수 있는 범위만 사용했습니다.

7. ethtool, loopback과 counter ladder로 PHY 문제를 재현한다