網絡性能測試工具iperf

參考網站:https://www.cnblogs.com/yingsong/p/5682080.html

https://docs.azure.cn/zh-cn/articles/azure-operations-guide/virtual-network/aog-virtual-network-iperf-bandwidth-test     （微軟雲測試帶寬工具iperf）

工具下載地址:

https://iperf.fr/iperf-download.php

 

iPerf 簡介

網絡帶寬是衡量兩個網絡節點之間通信性能的重要的指標之一。在評估雲服務的時候，要充分考慮網絡帶寬對所承載的網路服務的影響。若已經部署的網絡服務出現了故障，有時候可以考慮從網絡實時帶寬的角度來進行故障排查。

網絡帶寬測試的工具有很多，測試方法也多種多樣。針對 Azure 的虛擬機和雲服務，我們推薦使用 iPerf 來進行網絡帶寬測試。iPerf 是專業的網絡測試工具，它基於 TCP/IP 和 UDP/IP 協議，用以測量兩個網絡節點之間 TCP 和 UDP 端口的網絡帶寬，還能提供網絡延遲、丟包率等統計信息。

iPerf 常用的版本有 iPerf2 和 iPerf3。 iPerf3 在 iPerf2 的基礎上新增了一些功能，例如發送方/接收方角色互換，以 JSON 格式輸出結果，零拷貝方式傳輸數據等等。也去掉了 iPerf2 中所支持少許功能，例如雙向測試，以逗號為分隔符輸出結果等。iPerf3 和 iPerf2 所執行的命令名字也不一樣，iPerf3 為 iperf3，iPerf2 為 iperf。大家可以根據實際需要來選擇安裝的版本。下文中的測試都以 iPerf3 為例。

iPerf 在工作時，測試的兩端一方作為 Server，另一方為 Client。程序啟動的命令相同，通過不同的參數來區別以哪種工作方式運行。通常情況下先啟動 Server 端，使 iPerf 監聽在某個固定端口。然后在 Client 端執行相應的命令開始測試。

iPerf 下載和安裝

iPerf 支持大多數主流的操作系統，例如 Windows，Ubuntu，Fedora，openSUSE 和 Mac OS 等等。甚至在 Android 和 iPhone/iPad 的應用商店中，也有一款名為 HE.NET Network Tools 的 App 集成了 iPerf 工具。iPerf 下載網址。這個網頁上列出了所有支持的操作系統的 iPerf 下載鏈接。最新的版本為 iPerf 3.1.3（不同操作系統所支持的最高版本可能不同）。如果要使用 iPerf2，可以下載 2.0.X 的版本。

Windows 版的 iPerf 下載、解壓后可以直接在命令提示符下運行。Windows 版的 iPerf 還有 UWP 版本，可以從 Microsoft Store 的 Windows App 中下載。針對不同發行版本的 Linux，iPerf 提供了 RPM 、DEB 等格式的安裝包，直接用 rpm、dpkg 等命令安裝即可。

當然，在沒有找到合適的安裝包時，大家也可以選擇源碼包編譯安裝。以下是在 SuSE12.1 中使用源碼包安裝 iPerf3 的安裝步驟，供參考。

1. 確保 gcc 和 make 已安裝。

   復制

   #zypper in gcc
   #zypper in make
   

2. 下載並解壓 iperf 源碼包

   復制

   #cd /tmp
   #wget http://downloads.es.net/pub/iperf/iperf-3-current.tar.gz
   #tar zxvf iperf-3-current.tar.gz
   

3. 安裝 iperf

   復制

   #cd iperf-3.1.2/
   #./configure
   #make
   #make install
   

完成后，iperf3 被安裝至/usr/local/bin/下，在系統的任意路徑都可以執行。

若 iperf 運行報以下錯誤：

復制

iperf3: error while loading shared libraries: libiperf.so.0: cannot open shared object file: No such file or directory

通常運行 ldconfig 命令可以解決此問題。

iPerf 工作模式和參數

如前文所述，iPerf 的工作時需要指定 Server 模式或 Client 模式，通過不同的參數來區別（-s 和-c）。iPerf3 所支持的功能也都通過設置不同的參數來實現。iPerf 的參數分為 3 類：通用參數，Server 端參數，Client 端參數。通用參數為 Server 端和 Client 端都可以使用的參數。以下是 iPerf 3.1.2 支持的所有參數：

• 通用參數：
  • -p, --port #，Server 端監聽、Client 端連接的端口號；
  • -f, --format [kmgKMG]，報告中所用的數據單位，Kbits, Mbits, KBytes, Mbytes；
  • -i, --interval #，每次報告的間隔，單位為秒；
  • -F, --file name，測試所用文件的文件名。如果使用在 Client 端，發送該文件用作測試；如果使用在 Server 端，則是將數據寫入該文件，而不是丟棄；
  • -A, --affinity n/n,m，設置 CPU 親和力；
  • -B, --bind ，綁定指定的網卡接口；
  • -V, --verbose，運行時輸出更多細節；
  • -J, --json，運行時以 JSON 格式輸出結果；
  • --logfile f，輸出到文件；
  • -d, --debug，以 debug 模式輸出結果；
  • -v, --version，顯示版本信息並退出；
  • -h, --help，顯示幫助信息並退出。
• Server 端參數：
  • -s, --server，以 Server 模式運行；
  • -D, --daemon，在后台以守護進程運行；
  • -I, --pidfile file，指定 pid 文件；
  • -1, --one-off，只接受 1 次來自 Client 端的測試，然后退出。
• Client 端參數
  • -c, --client ，以 Client 模式運行，並指定 Server 端的地址；
  • -u, --udp，以 UDP 協議進行測試；
  • -b, --bandwidth #[KMG][/#]，限制測試帶寬。UDP 默認為 1Mbit/秒，TCP 默認無限制；
  • -t, --time #，以時間為測試結束條件進行測試，默認為 10 秒；
  • -n, --bytes #[KMG]，以數據傳輸大小為測試結束條件進行測試；
  • -k, --blockcount #[KMG]，以傳輸數據包數量為測試結束條件進行測試；
  • -l, --len #[KMG]，讀寫緩沖區的長度，TCP 默認為 128K，UDP 默認為 8K；
  • --cport ，指定 Client 端運行所使用的 TCP 或 UDP 端口，默認為臨時端口；
  • -P, --parallel #，測試數據流並發數量；
  • -R, --reverse，反向模式運行（Server 端發送，Client 端接收）；
  • -w, --window #[KMG]，設置套接字緩沖區大小，TCP 模式下為窗口大小；
  • -C, --congestion ，設置 TCP 擁塞控制算法（僅支持 Linux 和 FreeBSD ）；
  • -M, --set-mss #，設置 TCP/SCTP 最大分段長度（MSS，MTU 減 40 字節）；
  • -N, --no-delay，設置 TCP/SCTP no delay，屏蔽 Nagle 算法；
  • -4, --version4，僅使用 IPv4；
  • -6, --version6，僅使用 IPv6；
  • -S, --tos N，設置 IP 服務類型（TOS，Type Of Service）；
  • -L, --flowlabel N，設置 IPv6 流標簽（僅支持 Linux）；
  • -Z, --zerocopy，使用 “zero copy”（零拷貝）方法發送數據；
  • -O, --omit N，忽略前 n 秒的測試；
  • -T, --title str，設置每行測試結果的前綴；
  • --get-server-output，從 Server 端獲取測試結果；
  • --udp-counters-64bit，在 UDP 測試包中使用 64 位計數器（防止計數器溢出）。

iPerf 功能十分強大，支持的參數特別多。但是在實際使用中，並不需要同時使用這么多參數。使用時，根據實際需求來設置關鍵參數就可以了。

Azure 中使用 iPerf

前期准備

開始測試之前，需要先弄清測試對象所處網絡位置。如果測試對象之間有防火牆阻隔，則需要先設置防火牆規則，使其允許測試兩端的 iPerf 進行通信。通常情況下，測試時我們會指定 iPerf Server 端監聽的端口，比如設為 TCP-5001，那么在防火牆上就需要開啟對應的 TCP-5001 端口的訪問規則。如果 Server 端部署在 Azure 的經典模式下，需要設定對應虛擬機或雲服務的終結點；如果是資源管理器模式下部署的虛擬機，則需要設置 NSG 規則，見下圖。

終結點（Endpoint，經典模式）：

網絡安全組（NSG，資源管理器模式）：

需要說明的是，iPerf 測試不可避免產生數據流量。如果測試時有進出 Azure 的數據流量，很可能會產生相對應的費用。所以測試前務必做好測試計划，以免不必要的數據流量造成計划外的支出。

開始測試

首先在 Server 端，我們運行以下命令使 iPerf 監聽 5001 端口，每 2 秒輸出一次結果。

復制

#iperf3 -s -p 5001 -i 2

當終端顯示 Server listening on 5001 時，就表示 Server 已經正常運行，等待測試了。 然后在 Client 端，我們並發 4 個數據流，測試總時長為 30 秒，每 2 秒輸出一次結果。以下為測試所使用的命令。

復制

#iperf3 -c 139.219.2XX.XXX -P 4 -t 30 -i 2 -p 5001

當 Client 端的命令執行后，測試就開始了。

終端會每隔 2 秒滾動顯示測試的結果，最后還有整個測試的總結。

測試完成后，再次用以下命令測試並發 8 個數據流的情況，對比結果將在結果解讀中展現。

復制

#iperf3 -c 139.219.2XX.XXX -P 8 -t 30 -i 2 -p 5001

結果解讀

測試時，iPerf 的 Server 端和 Client 端都會輸出測試結果。測試過程中，根據報告間隔時間的參數，終端會不斷地顯示當前時間間隔內測試結果。當測試結束后，iPerf 將測試結果匯總，輸出最終測試結果。

過程輸出

下圖是第一次 4 個數據流測試過程中 Server 端的部分輸出。

可以看到 iPerf 在不同的時間間隔內，都完整的顯示了每個數據流傳送的數據大小以及帶寬。然后在第 5 行顯示當前時間間隔內的傳送的總數據大小和總帶寬。

下圖是第一次 4 個數據流測試過程中 Client 端的部分輸出。

Client 端的數據除了傳輸的數據大小和實時帶寬，還有 TCP 重傳次數（Retr）和窗口大小（Cwnd）。

最終結果

下圖是 Server 端第一次測試的最終結果。

這里可以看到 4 個數據流接收到的數據大小和平均帶寬，還有接收到的總數據和總帶寬。

我們再看一下 8 個數據流並發測試的結果，見下圖。

對比這兩個結果，我們能看出來 4 個數據流並發時，總帶寬是 163Mb/s。8 個數據流並發時，總帶寬達到了 248Mb/s。這說明 4 個數據流並發時，並沒有測試出最大帶寬。所以在實際測試時，可以通過多次調整並發數據流數量，來獲取真實的最大帶寬值。

除了並發數據流數量，TCP 窗口大小、最大分段長度、擁塞算法等等都會影響到應用程序實際能獲取到的網絡帶寬。有經驗的網絡工程師也會通過數據計算，然后設置這些相關的參數進行測試，來獲取到最大網絡帶寬。