網絡性能評估工具Iperf詳解

1、網絡性能評估工具Iperf詳解一、網絡性能評估工具Iperf網絡性能評估主要是監(jiān)測網絡帶寬的使用率，將網絡帶寬利用最大化是保證網絡性能的基礎，但是由于網絡設計不合理、網絡存在安全漏洞等原因，都會導致網絡帶寬利用率不高。要找到網絡帶寬利用率不高的原因，就需要對網絡傳輸進行監(jiān)控，此時就需要用到一些網絡性能評估工具，而Iperf就是這樣一款網絡帶寬測試工具，本節(jié)將詳細介紹一下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(shù)據包丟失率、最大傳輸單元等統(tǒng)計信息。網絡管理員可以根據這些信息

2、了解并判斷網絡性能問題，從而定位網絡瓶頸，解決網絡故障。下面介紹Iperf的主要功能。（1）TCP方面q 測試網絡帶寬。q 支持多線程，在客戶端與服務端支持多重連接。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 可以設置指定帶寬的UDP數(shù)據流q 可以測試網絡抖動值、丟包數(shù)q 支持多播測試q 支持多線程，在客戶端與服務端支持多重連接。二、Iperf的安裝與使用iperf可以運行在任何IP網絡上，包括本地以太網、接入因特網、Wi-Fi網絡等。在工作模式上，iperf運行于服務器、客戶端模式下，其服務器端主要用于監(jiān)聽到達的測試請求，而客戶端主要用于

3、發(fā)起連接會話，因此要使用iperf，需要兩臺服務器，一臺運行在服務器模式下，另一臺運行在客戶端模式下。1安裝iperfiperf支持Win32、Linux、FreeBSD、MacOS X、OpenBSD和Solaris等多種操作系統(tǒng)平臺。讀者可以從iperf官方主頁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的詳細用法。iperf的命令行選項共分為三類，分別是客戶端與服務器端公用選項、服務器端專用選項和客戶端專用選項，下面對常用的選項進行介紹。服務器端專用選項的含義如表1所示。表1 服務器端專用選項的含義 命令行參數(shù)含義描述-s將iperf以server模式啟動，例如：iperf3 s，iperf3默認啟動的監(jiān)聽端口為5201，可以通過“-p”選項修改默認監(jiān)聽端口-D將iperf作為后臺守護進程運行，例如：iperf3

5、-s -D客戶端專用選項的含義如表2.5所示。表2 客戶端專用選項的含義 命令行參數(shù)含義描述-c將iperf以client模式啟動例如：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。此選項與“-u”選項相關。默認值是1 Mbit/sec-t指定傳輸數(shù)據包的總時間。iperf將在指定的時間內，重復發(fā)送指定長度的數(shù)據包。默認是10秒鐘-n K|M|G指定傳輸數(shù)據包的字節(jié)數(shù)，例如：iperf3 -c 68 n 100M-l指定讀寫

6、緩沖區(qū)的長度。TCP方式默認大小為8KB，UDP方式默認大小為1470字節(jié)-P指定客戶端與服務端之間使用的線程數(shù)。默認是1個線程。需要客戶端與服務器端同時使用此參數(shù)-R切換數(shù)據發(fā)送接收模式，例如默認客戶端發(fā)送，服務器端接收，設置此參數(shù)后，數(shù)據流向變?yōu)榭蛻舳私邮?，服務器端發(fā)送-w指定套接字緩沖區(qū)大小，在TCP方式下，此設置為TCP窗口的大小。在UDP方式下，此設置為接受UDP數(shù)據包的緩沖區(qū)大小，用來限制可以接收數(shù)據包的最大值-B用來綁定一個主機地址或接口，這個參數(shù)僅用于具有多個網絡接口的主機。在UDP模式下，此參數(shù)用于綁定和加入一個多播組-M設置TCP最大信息段的值-N設置TCP無延時客戶端與服

7、務器端公用選項的含義如表3所示。表3 客戶端與服務器端公用選項的含義 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顯示輸出結果，默認以Mbits為單位，例如：iperf3 -c 68 -f M-p指定服務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指定每次報告之間的時間間隔，單位為秒。如果設置為非零值，就會按照此時間間隔輸出測試報告

8、。默認值為1。例如：iperf3 -c 68 -i 2-F指定文件作為數(shù)據流進行帶寬測試。2.3.3 Iperf應用實例要使用iperf，首先要啟用一個服務端，這里假定服務端的IP地址為68，在此服務器上運行“iperf3 -s”即可開啟iperf的服務器模式。在默認情況下，iperf3將在服務端打開一個5201監(jiān)聽端口，此時就可以將另一臺服務器作為客戶端執(zhí)行iperf功能測試了。1測試TCP吞吐量為了確定網卡的最大吞吐量，可以在任意客戶端運行iperf命令，iperf將嘗試從客戶端盡可能快地向服務端發(fā)送數(shù)據請求，并且會輸出發(fā)送的數(shù)據量和網卡平均

9、帶寬值。圖1是一個最簡單的帶寬測試命令。圖1通過iperf測試網絡帶寬利用率從圖1可以看出，iperf默認的運行時間是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)據量在112MB左右，剛好與“Bandwidth”列的值對應起來，網卡的帶寬速率維持在941Mbits/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(shù)據發(fā)送、接收量，并給出了帶寬速率平均值，通過這些值，基本可以判斷網絡帶寬是否正常，網絡傳輸狀態(tài)是否穩(wěn)定。iperf提供很多參數(shù)，可以多角度、全方位地測試網絡帶寬利用率，例如，要改變iperf運行的時間和輸出頻率，可

10、以通過“-t”和“-i”參數(shù)來實現(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)據傳輸，也可以指定要發(fā)送的數(shù)據量，這可以通過“-n”參數(shù)來實現(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)據包后，自動結束，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)據量圖3的例子是指定發(fā)送一個5GB左右的數(shù)據包，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，當失

11、敗重傳次數(shù)較多時，傳輸速率急速下降。有時候，為了模擬更真實的TCP應用，iperf客戶端允許從一個特定的文件發(fā)送數(shù)據，這可以通過“-F”參數(shù)實現(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，在使用此參數(shù)時，需要同時指定一個“-t”參數(shù)來設置要測試傳輸?shù)臅r間，這個時間盡量設置長一些，因為在默認傳輸時間10秒內，這個文件可能還沒有傳完。在使用iperf進行網絡帶寬測試時，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ipe

12、rf提供的“-P”參數(shù)來設置多線程的數(shù)目，通過使用多線程，可以在一定程度上增加網絡的吞吐量。下面通過兩個例子進行簡單對比，圖5是iperf使用單線程傳輸1.86GBytes數(shù)據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)據傳輸狀態(tài)這里通過“-P”

13、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，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，從這個結果可以看出，多線程對網絡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)據包吞吐量、丟包率和延遲指標，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)據傳輸服務，因此對UDP應用的關注點不是傳輸數(shù)據有多快，而是它的丟包率和延時指標。通過iperf的“-u”參數(shù)即可測試UDP應用的傳輸性能，圖7測試的是在iperf客戶端傳輸100MB的UDP數(shù)據包的輸出結果.：圖7 iperf傳輸100MB的UDP數(shù)據包的輸出結果在圖7中，重點關注虛線下的一段內容，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)據報和總的數(shù)據報數(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)據報的數(shù)量。這個