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Linux伺服器網路頻寬測試——iperf

阿新 • • 發佈：2019-01-24

0. iperf原理解析

　　iperf工具可以用來測量TCP或者是UDP的網路吞吐量，即bandwidth（頻寬）測試。
　　iPerf的主要目標是幫助調整特定路徑上的TCP連線。 眾所周知，TCP最基本的調整問題是調整TCP視窗大小，它控制在任何一點在網路中可以有多少資料。如果它太小，傳送者將會在一段時間內處於空閒狀態，從而影響傳送TCP的效能。TCP視窗大小的理論值是：瓶頸頻寬與往返延時的乘積，即：

bottleneck bandwidth * round trip time

　　例如瓶頸鍊路是45 Mbit/sec，使用ping命令測量到的往返時延是42ms。那麼TCP視窗的理論值是

45 Mbit/sec * 42 ms = (45e6) * (42e-3) = 1890000 bits= 230 KByte

在實際測試中，可以以計算得到的TCP視窗為基準，在這個值（如上面為230KByte）的基礎上，升高或者降低TCP視窗大小，可以得到一個性能的提升。

　　 頻寬測試一般來說採用UDP模式測試，因為在UDP模式下能測出極限頻寬、路徑時延、丟包率，這些測試項會在頻寬測試報告中打印出來。在進行測試時，先以鏈路理論頻寬作為資料傳送速率進行測試，例如，從客戶端到伺服器之間的鏈路的理論頻寬為1000Mbps，先用 -b 1000M進行測試，然後根據測試結果（包括實際頻寬，時延抖動和丟包率），再以實際頻寬作為資料傳送速率進行測試，會發現時延抖動和丟包率比第一次好很多，重複測試幾次，就能得出穩定的實際頻寬。
　　iperf是基於server-client模式工作的，因此，要使用iperf測試頻寬，需要建立一個服務端（用於丟棄流量）和一個客戶端（用於產生流量）。iperf服務端或者是客戶端，都是使用的同一個命令，不過是啟動命令的選項不同而已。

1. iperf服務啟動方式

先看下服務端和客戶端的啟動方式：

  • 服務端

iperf -s

  • 客戶端

iperf -c

注意：iperf預設測試的是TCP協議的頻寬，如果需要測試UDP的頻寬，則需要加上-u選項

2. iperf常用選項

　
　　iperf選項分為 通用選項、服務端特定選項以及客戶端特定選項

  • 通用選項
-f <kmKM>    報告輸出格式。 [kmKM]   format to report: Kbits, Mbits, KBytes, MBytes
-i <sec>    在週期性報告頻寬之間暫停n秒。如週期是10
 
s，則-i指定為2，則每隔2秒報告一次頻寬測試情況,則共計報告5次
-p    設定服務端監聽的埠，預設是5001
-u    使用UDP協議測試
-w n<K/M>   指定TCP視窗大小
-m    輸出MTU大小
-M    設定MTU大小
-o <filename>    結果輸出至檔案
  • 服務端選項
-s    iperf伺服器模式
-d    以後臺模式執行服務端
-U    執行一個單一執行緒的UDP模式
  • 客戶端選項
-b , --bandwidth n[KM]    指定客戶端通過UDP協議傳送資料的頻寬（bit/s）。預設是1Mbit/s
-c <ServerIP>    以客戶端模式執行iperf，並且連線至服務端主機ServerIP。 eg:  iperf -c <server_ip>
-d    雙向測試
-t    指定iperf頻寬測試時間，預設是10s。  eg:  iperf -c <server_ip> -t 20
-P    指定客戶端併發執行緒數，預設只執行一個執行緒。 eg,指定3個執行緒 : iperf -c <server_ip> -P 3
-T    指定TTL值

3.例項

master 為服務端
minion 為客戶端
注意：必須先執行iperf server

  • 2秒返回一次頻寬測試報告
[[email protected] ~]# iperf -s -i 2
------------------------------------------------------------
Server listening on TCP port 5001
TCP window size: 85.3 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  4] local 192.168.159.135 port 5001 connected with 192.168.159.136 port 57065
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  4]  0.0- 2.0 sec   907 MBytes  3.80 Gbits/sec
[  4]  2.0- 4.0 sec   870 MBytes  3.65 Gbits/sec
[  4]  4.0- 6.0 sec   864 MBytes  3.62 Gbits/sec
[  4]  6.0- 8.0 sec   949 MBytes  3.98 Gbits/sec
[  4]  8.0-10.0 sec   813 MBytes  3.41 Gbits/sec
[  4]  0.0-10.0 sec  4.31 GBytes  3.69 Gbits/sec
[[email protected] ~]# iperf -c 192.168.159.135 -i 2
------------------------------------------------------------
Client connecting to 192.168.159.135, TCP port 5001
TCP window size: 19.3 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  3] local 192.168.159.136 port 57065 connected with 192.168.159.135 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0- 2.0 sec   912 MBytes  3.82 Gbits/sec
[  3]  2.0- 4.0 sec   872 MBytes  3.66 Gbits/sec
[  3]  4.0- 6.0 sec   863 MBytes  3.62 Gbits/sec
[  3]  6.0- 8.0 sec   949 MBytes  3.98 Gbits/sec
[  3]  8.0-10.0 sec   814 MBytes  3.41 Gbits/sec
[  3]  0.0-10.0 sec  4.31 GBytes  3.70 Gbits/sec

　　上面兩個測試很簡單，但需要注意的是，以上測試都是客戶端到服務端的上行頻寬測試。如果還需要進行下行測試，我們可以直接使用雙向測試，測試如下：

  • 雙向測試
[[email protected] ~]# iperf -s
------------------------------------------------------------
Server listening on TCP port 5001
TCP window size: 85.3 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  4] local 192.168.159.135 port 5001 connected with 192.168.159.136 port 56617
------------------------------------------------------------
Client connecting to 192.168.159.136, TCP port 5001
TCP window size: 19.3 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  5] local 192.168.159.135 port 48055 connected with 192.168.159.136 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  4]  0.0- 2.0 sec   528 MBytes  2.20 Gbits/sec
[  5]  0.0- 2.0 sec   425 MBytes  1.78 Gbits/sec
[[email protected] ~]# iperf -c 192.168.159.135 -t 2 -d
------------------------------------------------------------
Server listening on TCP port 5001
TCP window size: 85.3 KByte (default)
------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------
Client connecting to 192.168.159.135, TCP port 5001
TCP window size:  174 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  5] local 192.168.159.136 port 56617 connected with 192.168.159.135 port 5001
[  4] local 192.168.159.136 port 5001 connected with 192.168.159.135 port 48055
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  5]  0.0- 2.0 sec   528 MBytes  2.21 Gbits/sec
[  4]  0.0- 2.0 sec   425 MBytes  1.77 Gbits/sec

注意看下面兩行：

[  5] local 192.168.159.136 port 56617 connected with 192.168.159.135 port 5001
[  4] local 192.168.159.136 port 5001 connected with 192.168.159.135 port 48055

[5]標誌開頭的是上行測試，因為server端端口才是5001。相應的，[4]標誌開頭的是下行測試。後面的頻寬測試列印的時候，都是以[5]、[4]標記來區分是上行還是下行的。

  • UDP測試

    　　該測試中理論頻寬10000Mbits/s（內網，萬兆交換機，萬兆網絡卡）。因此測試時我先按照理論頻寬10000Mbits/sec來測試，然後根據測試報告，反覆測試，得到極限頻寬為815 Mbits/sec 。
    　　測試報告如下：

[[email protected] ~]# iperf -s -u 
------------------------------------------------------------
Server listening on UDP port 5001
Receiving 1470 byte datagrams
UDP buffer size:  122 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  3] local 10.65.14.43 port 5001 connected with 10.65.14.42 port 5586
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth        Jitter   Lost/Total Datagrams
[  3]  0.0-60.0 sec  4.11 GBytes   588 Mbits/sec   0.000 ms 1158071/4158943 (28%)
[  3]  0.0-60.0 sec  1 datagrams received out-of-order
[  4] local 10.65.14.43 port 5001 connected with 10.65.14.42 port 39851
[  4]  0.0-60.0 sec  5.33 GBytes   763 Mbits/sec   0.014 ms 264719/4158695 (6.4%)
[  4]  0.0-60.0 sec  1 datagrams received out-of-order
[  3] local 10.65.14.43 port 5001 connected with 10.65.14.42 port 56885
[  3]  0.0-60.0 sec  5.48 GBytes   784 Mbits/sec   0.017 ms   49/3999977 (0.0012%)
[  3]  0.0-60.0 sec  1 datagrams received out-of-order
[  4] local 10.65.14.43 port 5001 connected with 10.65.14.42 port 30343
[  4]  0.0-60.0 sec  5.69 GBytes   815 Mbits/sec   0.013 ms  727/4157413 (0.017%)
[  4]  0.0-60.0 sec  1 datagrams received out-of-order
[  3] local 10.65.14.43 port 5001 connected with 10.65.14.42 port 17417
[  3]  0.0-60.0 sec  5.69 GBytes   815 Mbits/sec   0.013 ms 2061/4158792 (0.05%)
[  3]  0.0-60.0 sec  1 datagrams received out-of-order
[[email protected] ~]# iperf -c 10.65.14.43 -u -m -t 60 -i 10 -b 10000M
------------------------------------------------------------
Client connecting to 10.65.14.43, UDP port 5001
Sending 1470 byte datagrams
UDP buffer size:  122 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  3] local 10.65.14.42 port 5586 connected with 10.65.14.43 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-10.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 10.0-20.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 20.0-30.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 30.0-40.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 40.0-50.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3]  0.0-60.0 sec  5.69 GBytes   815 Mbits/sec
[  3] Sent 4158944 datagrams
[  3] Server Report:
[  3]  0.0-60.0 sec  4.11 GBytes   588 Mbits/sec   0.000 ms 1158071/4158943 (28%)
[  3]  0.0-60.0 sec  1 datagrams received out-of-order


[[email protected] ~]# iperf -c 10.65.14.43 -u -m -t 60 -i 10 -b 1000M 
------------------------------------------------------------
Client connecting to 10.65.14.43, UDP port 5001
Sending 1470 byte datagrams
UDP buffer size:  122 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  3] local 10.65.14.42 port 39851 connected with 10.65.14.43 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-10.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 10.0-20.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 20.0-30.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 30.0-40.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 40.0-50.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3]  0.0-60.0 sec  5.69 GBytes   815 Mbits/sec
[  3] Sent 4158696 datagrams
[  3] Server Report:
[  3]  0.0-60.0 sec  5.33 GBytes   763 Mbits/sec   0.013 ms 264719/4158695 (6.4%)
[  3]  0.0-60.0 sec  1 datagrams received out-of-order


[[email protected] ~]# iperf -c 10.65.14.43 -u -m -t 60 -i 10 -b 763M 
------------------------------------------------------------
Client connecting to 10.65.14.43, UDP port 5001
Sending 1470 byte datagrams
UDP buffer size:  122 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  3] local 10.65.14.42 port 56885 connected with 10.65.14.43 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-10.0 sec   935 MBytes   784 Mbits/sec
[  3] 10.0-20.0 sec   935 MBytes   784 Mbits/sec
[  3] 20.0-30.0 sec   935 MBytes   784 Mbits/sec
[  3] 30.0-40.0 sec   935 MBytes   784 Mbits/sec
[  3] 40.0-50.0 sec   935 MBytes   784 Mbits/sec
[  3] 50.0-60.0 sec   935 MBytes   784 Mbits/sec
[  3]  0.0-60.0 sec  5.48 GBytes   784 Mbits/sec
[  3] Sent 3999978 datagrams
[  3] Server Report:
[  3]  0.0-60.0 sec  5.48 GBytes   784 Mbits/sec   0.017 ms   49/3999977 (0.0012%)
[  3]  0.0-60.0 sec  1 datagrams received out-of-order


[[email protected] ~]# iperf -c 10.65.14.43 -u -m -t 60 -i 10 -b 784M
------------------------------------------------------------
Client connecting to 10.65.14.43, UDP port 5001
Sending 1470 byte datagrams
UDP buffer size:  122 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  3] local 10.65.14.42 port 30343 connected with 10.65.14.43 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-10.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 10.0-20.0 sec   971 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 20.0-30.0 sec   971 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 30.0-40.0 sec   971 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 40.0-50.0 sec   971 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 50.0-60.0 sec   971 MBytes   815 Mbits/sec
[  3]  0.0-60.0 sec  5.69 GBytes   815 Mbits/sec
[  3] Sent 4157414 datagrams
[  3] Server Report:
[  3]  0.0-60.0 sec  5.69 GBytes   815 Mbits/sec   0.013 ms  727/4157413 (0.017%)
[  3]  0.0-60.0 sec  1 datagrams received out-of-order


[[email protected] ~]# iperf -c 10.65.14.43 -u -m -t 60 -i 10 -b 815M
------------------------------------------------------------
Client connecting to 10.65.14.43, UDP port 5001
Sending 1470 byte datagrams
UDP buffer size:  122 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  3] local 10.65.14.42 port 17417 connected with 10.65.14.43 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-10.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 10.0-20.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 20.0-30.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 30.0-40.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 40.0-50.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3] 50.0-60.0 sec   972 MBytes   815 Mbits/sec
[  3]  0.0-60.0 sec  5.69 GBytes   815 Mbits/sec
[  3] Sent 4158793 datagrams
[  3] Server Report:
[  3]  0.0-60.0 sec  5.69 GBytes   815 Mbits/sec   0.013 ms 2061/4158792 (0.05%)
[  3]  0.0-60.0 sec  1 datagrams received out-of-order

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