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一、網(wǎng)絡(luò)性能評估工具Iperf

網(wǎng)絡(luò)性能評估主要是監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用率，將網(wǎng)絡(luò)帶寬利用***化是保證網(wǎng)絡(luò)性能的基礎(chǔ)，但是由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計不合理、網(wǎng)絡(luò)存在安全漏洞等原因，都會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率不高。要找到網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率不高的原因，就需要對網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行監(jiān)控，此時就需要用到一些網(wǎng)絡(luò)性能評估工具，而Iperf就是這樣一款網(wǎng)絡(luò)帶寬測試工具，本節(jié)將詳細(xì)介紹一下Iperf的使用。

1、Iperf能做什么

Iperf是一款基于TCP/IP和UDP/IP的網(wǎng)絡(luò)性能測試工具，它可以用來測量網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，還可以提供網(wǎng)絡(luò)延遲抖動、數(shù)據(jù)包丟失率、***傳輸單元等統(tǒng)計信息。網(wǎng)絡(luò)管理員可以根據(jù)這些信息了解并判斷網(wǎng)絡(luò)性能問題，從而定位網(wǎng)絡(luò)瓶頸，解決網(wǎng)絡(luò)故障。

下面介紹Iperf的主要功能。

（1）TCP方面

q 測試網(wǎng)絡(luò)帶寬。

q 支持多線程，在客戶端與服務(wù)端支持多重連接。

q 報告MSS/MTU值的大小。

q 支持TCP窗口值自定義并可通過套接字緩沖。

（2）UDP方面

q 可以設(shè)置指定帶寬的UDP數(shù)據(jù)流

q 可以測試網(wǎng)絡(luò)抖動值、丟包數(shù)

q 支持多播測試

q 支持多線程，在客戶端與服務(wù)端支持多重連接。

二、Iperf的安裝與使用

iperf可以運(yùn)行在任何IP網(wǎng)絡(luò)上，包括本地以太網(wǎng)、接入因特網(wǎng)、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)等。在工作模式上，iperf運(yùn)行于服務(wù)器、客戶端模式下，其服務(wù)器端主要用于監(jiān)聽到達(dá)的測試請求，而客戶端主要用于發(fā)起連接會話，因此要使用iperf，需要兩臺服務(wù)器，一臺運(yùn)行在服務(wù)器模式下，另一臺運(yùn)行在客戶端模式下。

1．安裝iperf

iperf支持Win32、Linux、FreeBSD、MacOS X、OpenBSD和Solaris等多種操作系統(tǒng)平臺。讀者可以從iperf官方主頁http://iperf.fr/ 下載各種版本，目前***的版本是iperf3.0，這里下載的軟件包為iperf-3.0.tar.gz，安裝過程如下：

[root@ networkserver ~]# tar zxvf iperf-3.0.tar.gz

[root@ networkserver ~]# cd iperf

[root@ networkserver iperf]# make

[root@ networkserver iperf]# make install

這樣，iperf就安裝完成了。

2．iperf參數(shù)介紹

在完成iperf安裝后，執(zhí)行“iperf3 –h”即可顯示iperf的詳細(xì)用法。iperf的命令行選項(xiàng)共分為三類，分別是客戶端與服務(wù)器端公用選項(xiàng)、服務(wù)器端專用選項(xiàng)和客戶端專用選項(xiàng)，下面對常用的選項(xiàng)進(jìn)行介紹。

服務(wù)器端專用選項(xiàng)的含義如表1所示。

表1 服務(wù)器端專用選項(xiàng)的含義

客戶端專用選項(xiàng)的含義如表2.5所示。

表2 客戶端專用選項(xiàng)的含義

客戶端與服務(wù)器端公用選項(xiàng)的含義如表3所示。

表3 客戶端與服務(wù)器端公用選項(xiàng)的含義

2.3.3 Iperf應(yīng)用實(shí)例

要使用iperf，首先要啟用一個服務(wù)端，這里假定服務(wù)端的IP地址為192.168.12.168，在此服務(wù)器上運(yùn)行“iperf3 -s”即可開啟iperf的服務(wù)器模式。在默認(rèn)情況下，iperf3將在服務(wù)端打開一個5201監(jiān)聽端口，此時就可以將另一臺服務(wù)器作為客戶端執(zhí)行iperf功能測試了。

1．測試TCP吞吐量

為了確定網(wǎng)卡的***吞吐量，可以在任意客戶端運(yùn)行iperf命令，iperf將嘗試從客戶端盡可能快地向服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)請求，并且會輸出發(fā)送的數(shù)據(jù)量和網(wǎng)卡平均帶寬值。圖1是一個最簡單的帶寬測試命令。

圖1通過iperf測試網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率

從圖1可以看出，iperf默認(rèn)的運(yùn)行時間是10秒鐘，每隔一秒鐘輸出一次傳輸狀態(tài)，同時還可以看到每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量在112MB左右，剛好與“Bandwidth”列的值對應(yīng)起來，網(wǎng)卡的帶寬速率維持在941Mbits/sec左右，而測試的服務(wù)器是千兆網(wǎng)卡，這個測試值也基本合理。在輸出的***，iperf還給出了總的數(shù)據(jù)發(fā)送、接收量，并給出了帶寬速率平均值，通過這些值，基本可以判斷網(wǎng)絡(luò)帶寬是否正常，網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)是否穩(wěn)定。

iperf提供很多參數(shù)，可以多角度、全方位地測試網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率，例如，要改變iperf運(yùn)行的時間和輸出頻率，可以通過“-t”和“-i”參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。

圖2 添加“-t”和“-i”參數(shù)后的iperf輸出

從圖2 可以看出，輸出狀態(tài)的間隔變?yōu)槊?秒鐘一次，總共執(zhí)行測試時間為20秒，測試的帶寬速率仍然保持在941Mbits/sec左右，唯一變化的是失敗重傳次數(shù)增加了。

為了模擬大量的數(shù)據(jù)傳輸，也可以指定要發(fā)送的數(shù)據(jù)量，這可以通過“-n”參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。在指定“-n”參數(shù)后，“-t”參數(shù)失效，iperf在傳輸完畢指定大小的數(shù)據(jù)包后，自動結(jié)束，如圖3所示。

圖3 iperf客戶端通過“-n”參數(shù)指定要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量

圖3的例子是指定發(fā)送一個5GB左右的數(shù)據(jù)包，并且每隔10秒鐘輸出一次傳輸狀態(tài)，從這個輸出可以看出，當(dāng)失敗重傳次數(shù)較多時，傳輸速率急速下降。

有時候，為了模擬更真實(shí)的TCP應(yīng)用，iperf客戶端允許從一個特定的文件發(fā)送數(shù)據(jù)，這可以通過“-F”參數(shù)實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。

圖4 iperf客戶端通過“-F”參數(shù)指定文件來發(fā)送數(shù)據(jù)

在圖4的例子中，通過“-F”參數(shù)指定了一個webdata.tar.gz文件作為iperf要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在使用此參數(shù)時，需要同時指定一個“-t”參數(shù)來設(shè)置要測試傳輸?shù)臅r間，這個時間盡量設(shè)置長一些，因?yàn)樵谀J(rèn)傳輸時間10秒內(nèi)，這個文件可能還沒有傳完。

在使用iperf進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)帶寬測試時，如果沒有指定發(fā)送方式，iperf客戶端只會使用一個單一的線程，而iperf是支持多線程的，可以使用iperf提供的“-P”參數(shù)來設(shè)置多線程的數(shù)目，通過使用多線程，可以在一定程度上增加網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。

下面通過兩個例子進(jìn)行簡單對比，圖5是iperf使用單線程傳輸1.86GBytes數(shù)據(jù)所消耗的時間和帶寬使用情況。為了速率單位統(tǒng)一，這里使用“-f”參數(shù)將輸出結(jié)果都通過MBytes來顯示。

圖5 iperf在單線程模式下的傳輸時間和傳輸速率

從圖5中可以看出，傳輸1.86GBytes的數(shù)據(jù)消耗了17秒的時間，平均帶寬速率為112MBytes/sec（注意單位）.下面再看看使用多線程后，iperf傳輸同樣大小數(shù)據(jù)量所消耗的時間和平均帶寬速率，如圖6所示。

圖6 iperf使用多線程后的數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)

這里通過“-P”參數(shù)開啟了2個多線程，從傳輸時間上看，傳輸1.86GBytes的數(shù)據(jù)，消耗時間為10.79秒，比之前單線程的傳輸時間少了近7秒鐘，在平均帶寬速率上，從之前單線程的112MBytes/sec提高到177MBytes/sec，從這個結(jié)果可以看出，多線程對網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的提高不小。

2 . 測試UDP丟包和延遲

iperf也可以用于UDP數(shù)據(jù)包吞吐量、丟包率和延遲指標(biāo)，但是由于UDP協(xié)議是一個非面向連接的輕量級傳輸協(xié)議，并且不提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，因此對UDP應(yīng)用的關(guān)注點(diǎn)不是傳輸數(shù)據(jù)有多快，而是它的丟包率和延時指標(biāo)。通過iperf的“-u”參數(shù)即可測試UDP應(yīng)用的傳輸性能，圖7測試的是在iperf客戶端傳輸100MB的UDP數(shù)據(jù)包的輸出結(jié)果.：

圖7 iperf傳輸100MB的UDP數(shù)據(jù)包的輸出結(jié)果

在圖7中，重點(diǎn)關(guān)注虛線下的一段內(nèi)容，在這段輸出中，“Jitter”列表示抖動時間，或者稱為傳輸延遲，“Lost/Total”列表示丟失的數(shù)據(jù)報和總的數(shù)據(jù)報數(shù)量，后面的0.33%是平均丟包的比率，“Datagrams”列顯示的是總共傳輸數(shù)據(jù)報的數(shù)量。

這個輸出結(jié)果過于簡單，要了解更詳細(xì)的UDP丟包和延時信息，可以在iperf服務(wù)端查看，因?yàn)樵诳蛻舳藞?zhí)行傳輸測試的同時，服務(wù)端也會同時顯示傳輸狀態(tài)，如圖8所示。

圖8 iperf服務(wù)端顯示的UDP傳輸狀態(tài)

在這個輸出中，詳細(xì)記錄了在傳輸過程中，每個階段的傳輸延時和丟包率，在UDP應(yīng)用中隨著傳輸數(shù)據(jù)的增大，丟包率和延時也隨之增加。對于延時和丟包可以通過改變應(yīng)用程序來緩解或修復(fù)，例如視頻流應(yīng)用，可以通過緩存數(shù)據(jù)的方式而可以容忍更大的延時。