網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估工具Iperf詳解

1、網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估工具Iperf詳解一、網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估工具Iperf網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估主要是監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用率，將網(wǎng)絡(luò)帶寬利用最大化是保證網(wǎng)絡(luò)性能的基礎(chǔ)，但是由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不合理、網(wǎng)絡(luò)存在安全漏洞等原因，都會(huì)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(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行監(jiān)控，此時(shí)就需要用到一些網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估工具，而Iperf就是這樣一款網(wǎng)絡(luò)帶寬測(cè)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(cè)試工具，它可以用來(lái)測(cè)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(dòng)、數(shù)據(jù)包丟失率、最大傳輸單元等統(tǒng)計(jì)信息。網(wǎng)絡(luò)管理員可以根據(jù)這些信息

2、了解并判斷網(wǎng)絡(luò)性能問(wèn)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(cè)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(bào)告MSS/MTU值的大小。q 支持TCP窗口值自定義并可通過(guò)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(cè)試網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)值、丟包數(shù)q 支持多播測(cè)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(tīng)到達(dá)的測(cè)試請(qǐng)求，而客戶端主要用于

3、發(fā)起連接會(huì)話，因此要使用iperf，需要兩臺(tái)服務(wù)器，一臺(tái)運(yùn)行在服務(wù)器模式下，另一臺(tái)運(yùn)行在客戶端模式下。1安裝iperfiperf支持Win32、Linux、FreeBSD、MacOS X、OpenBSD和Solaris等多種操作系統(tǒng)平臺(tái)。讀者可以從iperf官方主頁(yè)http:/iperf.fr/ 下載各種版本，目前最新的版本是iperf3.0，這里下載的軟件包為iperf-3.0.tar.gz，安裝過(guò)程如下：root networkserver # tar zxvfroot networkserver # cd iperfroot networkserver iperf# makeroot n

4、etworkserver iperf# make install這樣，iperf就安裝完成了。2iperf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(lèi)，分別是客戶端與服務(wù)器端公用選項(xiàng)、服務(wù)器端專(zhuān)用選項(xiàng)和客戶端專(zhuān)用選項(xiàng)，下面對(duì)常用的選項(xiàng)進(jìn)行介紹。服務(wù)器端專(zhuān)用選項(xiàng)的含義如表1所示。表1 服務(wù)器端專(zhuān)用選項(xiàng)的含義 命令行參數(shù)含義描述-s將iperf以server模式啟動(dòng)，例如：iperf3 s，iperf3默認(rèn)啟動(dòng)的監(jiān)聽(tīng)端口為5201，可以通過(guò)“-p”選項(xiàng)修改默認(rèn)監(jiān)聽(tīng)端口-D將iperf作為后臺(tái)守護(hù)進(jìn)程運(yùn)行，例如：iperf3

5、-s -D客戶端專(zhuān)用選項(xiàng)的含義如表2.5所示。表2 客戶端專(zhuān)用選項(xiàng)的含義 命令行參數(shù)含義描述-c將iperf以client模式啟動(dòng)例如：iperf3 -c 68，其中68是server端的IP地址-u指定使用UDP協(xié)議-b K|M|G指定UDP模式使用的帶寬，單位bits/sec。此選項(xiàng)與“-u”選項(xiàng)相關(guān)。默認(rèn)值是1 Mbit/sec-t指定傳輸數(shù)據(jù)包的總時(shí)間。iperf將在指定的時(shí)間內(nèi)，重復(fù)發(fā)送指定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包。默認(rèn)是10秒鐘-n K|M|G指定傳輸數(shù)據(jù)包的字節(jié)數(shù)，例如：iperf3 -c 68 n 100M-l指定讀寫(xiě)

6、緩沖區(qū)的長(zhǎng)度。TCP方式默認(rèn)大小為8KB，UDP方式默認(rèn)大小為1470字節(jié)-P指定客戶端與服務(wù)端之間使用的線程數(shù)。默認(rèn)是1個(gè)線程。需要客戶端與服務(wù)器端同時(shí)使用此參數(shù)-R切換數(shù)據(jù)發(fā)送接收模式，例如默認(rèn)客戶端發(fā)送，服務(wù)器端接收，設(shè)置此參數(shù)后，數(shù)據(jù)流向變?yōu)榭蛻舳私邮?，服?wù)器端發(fā)送-w指定套接字緩沖區(qū)大小，在TCP方式下，此設(shè)置為T(mén)CP窗口的大小。在UDP方式下，此設(shè)置為接受UDP數(shù)據(jù)包的緩沖區(qū)大小，用來(lái)限制可以接收數(shù)據(jù)包的最大值-B用來(lái)綁定一個(gè)主機(jī)地址或接口，這個(gè)參數(shù)僅用于具有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的主機(jī)。在UDP模式下，此參數(shù)用于綁定和加入一個(gè)多播組-M設(shè)置TCP最大信息段的值-N設(shè)置TCP無(wú)延時(shí)客戶端與服

7、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 命令行參數(shù)含義描述-f k|m|g|K|M|G指定帶寬輸出單位，“k|m|g|K|M|G”分別表示以Kbits, Mbits, Gbits, KBytes, MBytes,GBytes顯示輸出結(jié)果，默認(rèn)以Mbits為單位，例如：iperf3 -c 68 -f M-p指定服務(wù)器端使用的端口或客戶端所連接的端口，例如：iperf3 -s -p 9527;iperf3 -c 68 -p 9527-i指定每次報(bào)告之間的時(shí)間間隔，單位為秒。如果設(shè)置為非零值，就會(huì)按照此時(shí)間間隔輸出測(cè)試報(bào)告

8、。默認(rèn)值為1。例如：iperf3 -c 68 -i 2-F指定文件作為數(shù)據(jù)流進(jìn)行帶寬測(cè)試。2.3.3 Iperf應(yīng)用實(shí)例要使用iperf，首先要啟用一個(gè)服務(wù)端，這里假定服務(wù)端的IP地址為68，在此服務(wù)器上運(yùn)行“iperf3 -s”即可開(kāi)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(kāi)一個(gè)5201監(jiān)聽(tīng)端口，此時(shí)就可以將另一臺(tái)服務(wù)器作為客戶端執(zhí)行iperf功能測(cè)試了。1測(cè)試TCP吞吐量為了確定網(wǎng)卡的最大吞吐量，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(qǐng)求，并且會(huì)輸出發(fā)送的數(shù)據(jù)量和網(wǎng)卡平均

9、帶寬值。圖1是一個(gè)最簡(jiǎn)單的帶寬測(cè)試命令。圖1通過(guò)iperf測(cè)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(shí)間是10秒鐘，每隔一秒鐘輸出一次傳輸狀態(tài)，同時(shí)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(duì)應(yīng)起來(lái)，網(wǎng)卡的帶寬速率維持在941Mbits/sec左右，而測(cè)試的服務(wù)器是千兆網(wǎng)卡，這個(gè)測(cè)試值也基本合理。在輸出的最后，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(guò)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(cè)試網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率，例如，要改變iperf運(yùn)行的時(shí)間和輸出頻率，可

10、以通過(guò)“-t”和“-i”參數(shù)來(lái)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(cè)試時(shí)間為20秒，測(cè)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(guò)“-n”參數(shù)來(lái)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(dòng)結(jié)束，如圖3所示。圖3 iperf客戶端通過(guò)“-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(gè)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(gè)輸出可以看出，當(dāng)失

11、敗重傳次數(shù)較多時(shí)，傳輸速率急速下降。有時(shí)候，為了模擬更真實(shí)的TCP應(yīng)用，iperf客戶端允許從一個(gè)特定的文件發(fā)送數(shù)據(jù)，這可以通過(guò)“-F”參數(shù)實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。圖4 iperf客戶端通過(guò)“-F”參數(shù)指定文件來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)在圖4的例子中，通過(guò)“-F”參數(shù)指定了一個(gè)webdata.tar.gz文件作為iperf要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在使用此參數(shù)時(shí)，需要同時(shí)指定一個(gè)“-t”參數(shù)來(lái)設(shè)置要測(cè)試傳輸?shù)臅r(shí)間，這個(gè)時(shí)間盡量設(shè)置長(zhǎng)一些，因?yàn)樵谀J(rèn)傳輸時(shí)間10秒內(nèi)，這個(gè)文件可能還沒(méi)有傳完。在使用iperf進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)帶寬測(cè)試時(shí)，如果沒(méi)有指定發(fā)送方式，iperf客戶端只會(huì)使用一個(gè)單一的線程，而iperf是支持多線程的，可以使用ipe

12、rf提供的“-P”參數(shù)來(lái)設(shè)置多線程的數(shù)目，通過(guò)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(guò)兩個(gè)例子進(jìn)行簡(jiǎn)單對(duì)比，圖5是iperf使用單線程傳輸1.86GBytes數(shù)據(jù)所消耗的時(shí)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(guò)MBytes來(lái)顯示。圖5 iperf在單線程模式下的傳輸時(shí)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(shí)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(shí)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(guò)“-P”

13、參數(shù)開(kāi)啟了2個(gè)多線程，從傳輸時(shí)間上看，傳輸1.86GBytes的數(shù)據(jù)，消耗時(shí)間為10.79秒，比之前單線程的傳輸時(shí)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(gè)結(jié)果可以看出，多線程對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的提高不小。2 . 測(cè)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(gè)非面向連接的輕量級(jí)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(duì)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(shí)指標(biāo)。通過(guò)iperf的“-u”參數(shù)即可測(cè)試UDP應(yīng)用的傳輸性能，圖7測(cè)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(dòng)時(shí)間，或者稱(chēng)為傳輸延遲，“Lost/Total”列表示丟失的數(shù)據(jù)報(bào)和總的數(shù)據(jù)報(bào)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(bào)的數(shù)量。這個(gè)