iperf網絡性能測試工具

iperf的簡介

iperf是一款基於TCP/IP和UDP/IP的網絡性能測試工具，它可以用來測量網絡帶寬和網絡質量，還可以提供網絡延遲抖動、數據包丟失率、最大傳輸單元等統計信息。它運行於服務器端、客戶端模式下，其服務器端主要用於監聽到達的測試請求，而客戶端主要用於發起連接會話。網絡管理員可以根據這些信息了解並判斷網絡性能問題，從而定位網絡瓶頸，解決網絡故障。

iperf的原理

iperf測試TCP帶寬

• 即在客戶端和服務器端建立連接(三次握手)后，客戶端發送一定大小的數據包，並記下發送的時間， 或者客戶端在一定的時間內發送數據，並記下發送的總數據。帶寬的大小等於發送的總數據除以發送的總時間。對服務器端來說，就是在連接建立時間內，接收的總數據除以所花時間即為服務器端所測得的帶寬。MSS的大小通過TCP內核接口函數直接獲得
  

iperf測試UDP的性能

•  客戶端可以指定UDP數據流的速率。客戶端發送數據時，將根據客戶端提供的速率計算數據包發送之間的延時。另外客戶端還可以指定發送數據報的大小。每個發送的數據包包含一個ID號，用來惟一地標識該報文。服務器端則根據該ID號來確定數據包丟失和亂序。當把UDP報文大小設置可以將整個報文放入IP層的包(packet)內時，那么UDP所測得的報文丟失數據即為IP層包的丟失數據，這提供了一個有效的測試包丟失情況的方法。數據報傳輸延遲抖動 (Jitter)的測試由服務器端完成，客戶發送的報文數據包含有發送時間戳，服務器端根據該時間信息和接收到報文的時間戳來計算傳輸延遲抖動。傳輸延遲抖動反映傳輸過程中是否平滑。由於它是一個相對值，所以並不需要客戶端和服務器端時間同步
  

iperf的功能

•  TCP
  

  • 測試網絡帶寬
  • 支持多線程，在客戶端與服務端支持多重連接
  • 報告MSS/MTU值的大小
  • 支持TCP窗口值自定義

• UDP
  

  • 可以設置指定帶寬的UDP數據流
  • 可以測試傳輸延時、丟包數
  • 支持多播測試
  • 支持多線程，在客戶端與服務端支持多重連接

iperf 的安裝

• 下載安裝包
  • https://iperf.fr/en/iperf-download.php
• 按照如下步驟進行安裝

   $ tar zxvf iperf-3.0.tar.gz
   $ cd iperf
   $ sudo ./configure;make;make install
   $ sudo ldconfig

• 檢查是否安裝成功 iperf3 –v
  

參數說明

• 通用參數
  • -p, --port #，Server 端監聽、Client 端連接的端口號；
  • -f, --format [KMG]，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；
  • -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；(多線程)
  • -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 的使用

• 使用iperf檢測網絡帶寬利用率

服務端	客戶端
iperf3 -s	iperf3 -c 172.16.124.63
iperf默認的運行時間是10秒鍾，每隔一秒鍾輸出一次傳輸狀態，同時還可以看到每秒鍾傳輸的數據量在940MB左右，剛好與“bitrate”列的值對應起來，網卡的帶寬速率維持在940Mbits/sec左右，
而測試的服務器是千兆網卡，這個測試值也基本合理。在輸出的最后，
iperf還給出了總的數據發送、接收量，並給出了帶寬速率平均值，通過這些值，基本可以判斷網絡帶寬是否正常，網絡傳輸狀態是否穩定

• iperf客戶端通過“-t”’-i’,指定傳輸的總時間，每次報告的之間的時間間隔
  

可以看出，輸出狀態的間隔變為每5秒鍾一次，總共執行測試時間為20秒，測試的帶寬速率仍然保持在940Mbits/sec左右

• "-p","-w"指定端口監聽，設置tcp窗口大小，一般可以不用設置，默認即可
  

不設置端口，默認端口號為5201

• iperf客戶端通過“-n”參數指定要傳輸的數據量
  

• 有時候，為了模擬更真實的TCP應用，iperf客戶端允許從一個特定的文件發送數據，這可以通過“-F”參數實現
  

• 測試UDP丟包和延遲

  • iperf也可以用於UDP數據包吞吐量、丟包率和延遲指標，但是由於UDP協議是一個非面向連接的輕量級傳輸協議，並且不提供可靠的數據傳輸服務，因此對UDP應用的關注點不是傳輸數據有多快，而是它的丟包率和延時指標。通過iperf的“-u”參數即可測試UDP應用的傳輸性能

客戶端	服務端

• 增加參數 –b 指定帶寬，-n 指定傳輸的數據量
  
• -P 參數設置多線程測試