網路效能的測量工具netperf

renjixinchina發表於2014-02-24

安裝

從下載 netperf

unzip netperf-2.6.0.zip

cd netperf-2.6.0

./configure

Make

Make install

命令列引數

netperf [global options]-- [test-specific options]

這裡我們只解釋那些常用的命令列引數，其它的引數讀者可以查詢netperf的man手冊。

-H host ：指定遠端執行netserver的server IP地址。

-l testlen：指定測試的時間長度（秒）

-t testname：指定進行的測試型別，包括TCP_STREAM，UDP_STREAM，TCP_RR，TCP_CRR，UDP_RR，在下文中分別對它們說明。

在後面的測試中，netserver執行在192.168.0.28，server與client透過區域網連線（100M Hub）。

Netperf測試網路效能

測試批次（bulk）網路流量的效能

批次資料傳輸典型的例子有ftp和其它類似的網路應用（即一次傳輸整個檔案）。根據使用傳輸協議的不同，批次資料傳輸又分為TCP批次傳輸和UDP批次傳輸。

1． TCP_STREAM

Netperf預設情況下進行TCP批次傳輸，即-t TCP_STREAM。測試過程中，netperf向netserver傳送批次的TCP資料分組，以確定資料傳輸過程中的吞吐量：

 ./netperf -H 192.168.0.28 -l 60

TCP STREAM TEST to 192.168.0.28

Recv   Send    Send

Socket Socket  Message  Elapsed

Size   Size    Size     Time     Throughput

bytes  bytes   bytes    secs.    10^6bits/sec

 

 87380  16384  16384    60.00      88.00

從netperf的結果輸出中，我們可以知道以下的一些資訊：

1） 遠端系統（即server）使用大小為87380位元組的socket接收緩衝

2） 本地系統（即client）使用大小為16384位元組的socket傳送緩衝

3） 向遠端系統傳送的測試分組大小為16384位元組

4） 測試經歷的時間為60秒

5） 吞吐量的測試結果為88Mbits/秒

在預設情況下，netperf向傳送的測試分組大小設定為本地系統所使用的socket傳送緩衝大小。

TCP_STREAM方式下與測試相關的區域性引數如下表所示：

引數

說明

-s size

設定本地系統的socket傳送與接收緩衝大小

-S size

設定遠端系統的socket傳送與接收緩衝大小

-m size

設定本地系統傳送測試分組的大小

-M size

設定遠端系統接收測試分組的大小

-D

對本地與遠端系統的socket設定TCP_NODELAY選項

透過修改以上的引數，並觀察結果的變化，我們可以確定是什麼因素影響了連線的吞吐量。例如，如果懷疑路由器由於缺乏足夠的緩衝區空間，使得轉發大的分組時存在問題，就可以增加測試分組（-m）的大小，以觀察吞吐量的變化：

 ./netperf -H 192.168.0.28 -l 60 -- -m 2048

TCP STREAM TEST to 192.168.0.28

Recv   Send    Send

Socket Socket  Message  Elapsed

Size   Size    Size     Time     Throughput

bytes  bytes   bytes    secs.    10^6bits/sec

 

 87380  16384   2048    60.00      87.62

在這裡，測試分組的大小減少到2048位元組，而吞吐量卻沒有很大的變化（與前面例子中測試分組大小為16K位元組相比）。相反，如果吞吐量有了較大的提升，則說明在網路中間的路由器確實存在緩衝區的問題。

2． UDP_STREAM

UDP_STREAM用來測試進行UDP批次傳輸時的網路效能。需要特別注意的是，此時測試分組的大小不得大於socket的傳送與接收緩衝大小，否則netperf會報出錯提示：

./netperf -t UDP_STREAM -H 192.168.0.28 -l 60

UDP UNIDIRECTIONAL SEND TEST to 192.168.0.28

udp_send: data send error: Message too long

為了避免這樣的情況，可以透過命令列引數限定測試分組的大小，或者增加socket的傳送/接收緩衝大小。UDP_STREAM方式使用與TCP_STREAM方式相同的區域性命令列引數，因此，這裡可以使用-m來修改測試中使用分組的大小：

 ./netperf -t UDP_STREAM -H 192.168.0.28 -- -m 1024

UDP UNIDIRECTIONAL SEND TEST to 192.168.0.28

Socket  Message  Elapsed      Messages

Size    Size     Time         Okay Errors   Throughput

bytes   bytes    secs            #      #   10^6bits/sec

 

 65535    1024   9.99       114127      0      93.55

 65535           9.99       114122             93.54

UDP_STREAM方式的結果中有兩行測試資料，第一行顯示的是本地系統的傳送統計，這裡的吞吐量表示netperf向本地socket傳送分組的能力。但是，我們知道，UDP是不可靠的傳輸協議，傳送出去的分組數量不一定等於接收到的分組數量。

第二行顯示的就是遠端系統接收的情況，由於client與server直接連線在一起，而且網路中沒有其它的流量，所以本地系統傳送過去的分組幾乎都被遠端系統正確的接收了，遠端系統的吞吐量也幾乎等於本地系統的傳送吞吐量。但是，在實際環境中，一般遠端系統的socket緩衝大小不同於本地系統的socket緩衝區大小，而且由於UDP協議的不可靠性，遠端系統的接收吞吐量要遠遠小於傳送出去的吞吐量。

測試請求/應答（request/response）網路流量的效能

另一類常見的網路流量型別是應用在client/server結構中的request/response模式。在每次交易（transaction）中，client向server發出小的查詢分組，server接收到請求，經處理後返回大的結果資料。如下圖所示：

1． TCP_RR

TCP_RR方式的測試物件是多次TCP request和response的交易過程，但是它們發生在同一個TCP連線中，這種模式常常出現在資料庫應用中。資料庫的client程式與server程式建立一個TCP連線以後，就在這個連線中傳送資料庫的多次交易過程。

./netperf -t TCP_RR -H 192.168.0.28

TCP REQUEST/RESPONSE TEST to 192.168.0.28

Local /Remote

Socket Size   Request  Resp.   Elapsed  Trans.

Send   Recv   Size     Size    Time     Rate

bytes  Bytes  bytes    bytes   secs.    per sec

 

16384  87380  1        1       10.00    9502.73

16384  87380

Netperf輸出的結果也是由兩行組成。第一行顯示本地系統的情況，第二行顯示的是遠端系統的資訊。平均的交易率（transaction rate）為9502.73次/秒。注意到這裡每次交易中的request和response分組的大小都為1個位元組，不具有很大的實際意義。使用者可以透過測試相關的引數來改變request和response分組的大小，TCP_RR方式下的引數如下表所示：

引數

說明

-r req,resp

設定request和reponse分組的大小

-s size

設定本地系統的socket傳送與接收緩衝大小

-S size

設定遠端系統的socket傳送與接收緩衝大小

-D

對本地與遠端系統的socket設定TCP_NODELAY選項

透過使用-r引數，我們可以進行更有實際意義的測試：

./netperf -t TCP_RR -H 192.168.0.28 -- -r 32,1024

TCP REQUEST/RESPONSE TEST to 192.168.0.28

Local /Remote

Socket Size   Request  Resp.   Elapsed  Trans.

Send   Recv   Size     Size    Time     Rate

bytes  Bytes  bytes    bytes   secs.    per sec

 

16384  87380  32       1024    10.00    4945.97

16384  87380

從結果中可以看出，由於request/reponse分組的大小增加了，導致了交易率明顯的下降。 注：相對於實際的系統，這裡交易率的計算沒有充分考慮到交易過程中的應用程式處理時延，因此結果往往會高於實際情況。

2． TCP_CRR

與TCP_RR不同，TCP_CRR為每次交易建立一個新的TCP連線。最典型的應用就是HTTP，每次HTTP交易是在一條單獨的TCP連線中進行的。因此，由於需要不停地建立新的TCP連線，並且在交易結束後拆除TCP連線，交易率一定會受到很大的影響。

./netperf -t TCP_CRR -H 192.168.0.28

TCP Connect/Request/Response TEST to 192.168.0.28

Local /Remote

Socket Size   Request  Resp.   Elapsed  Trans.

Send   Recv   Size     Size    Time     Rate

bytes  Bytes  bytes    bytes   secs.    per sec

 

131070 131070 1        1       9.99     2662.20

16384  87380

即使是使用一個位元組的request/response分組，交易率也明顯的降低了，只有2662.20次/秒。TCP_CRR使用與TCP_RR相同的區域性引數。

3． UDP_RR

UDP_RR方式使用UDP分組進行request/response的交易過程。由於沒有TCP連線所帶來的負擔，所以我們推測交易率一定會有相應的提升。

./netperf -t UDP_RR -H 192.168.0.28

UDP REQUEST/RESPONSE TEST to 192.168.0.28

Local /Remote

Socket Size   Request  Resp.   Elapsed  Trans.

Send   Recv   Size     Size    Time     Rate

bytes  Bytes  bytes    bytes   secs.    per sec

 

65535  65535  1        1       9.99     10141.16

65535  65535

結果證實了我們的推測，交易率為10141.16次/秒，高過TCP_RR的數值。不過，如果出現了相反的結果，即交易率反而降低了，也不需要擔心，因為這說明了在網路中，路由器或其它的網路裝置對UDP採用了與TCP不同的緩衝區空間和處理技術。

 

參考地址: http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-netperf/


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