网络性能评估与Iperf工具
一、网络性能评估概述
网络性能评估主要是监测网络带宽的使用率，将网络带宽利用最大化是保证网络性能的基础。然而，由于网络设计不合理、网络存在安全漏洞等原因，可能导致网络带宽利用率不高。要找到网络带宽利用率不高的原因，就需要对网络传输进行监控，此时就需要用到一些网络性能评估工具，Iperf就是其中一款网络带宽测试工具。
二、Iperf简介
1. 什么是iperf？
- Iperf是美国伊利诺斯大学（University of Illinois）开发的一种开源的网络性能测试工具。
- 可用于测试网络节点间（也包括回环）TCP或UDP连接的性能，包括带宽、抖动以及丢包率（其中抖动和丢包率适用于UDP测试，带宽测试适用于TCP和UDP）。
- 基于TCP/IP和UDP/IP，能测量网络带宽和网络质量，提供网络延迟抖动、数据包丢失率、最大传输单元等统计信息。网络管理员可据此了解并判断网络性能问题，定位网络瓶颈，解决网络故障。
- 是基于命令行模式的跨平台网络性能测试工具，提供横跨Windows、Linux、Mac的全平台支持。全程使用内存作为发送/接收缓冲区，不受磁盘性能影响，对机器配置要求低，但不支持输出测试图形。
- 可测试TCP和UDP带宽质量，具有多种参数和UDP特性，可用于测试一些网络设备如路由器、防火墙、交换机等的性能。
2. Iperf的功能
（1）TCP方面
- 测量网络带宽。
- 报告MSS/MTU值的大小和观测值。
- 支持TCP窗口值通过套接字缓冲。
- 当P线程或Win32线程可用时，支持多线程。客户端与服务端支持同时多重连接。
（2）UDP方面
- 客户端可以创建指定带宽的UDP流。
- 测量丢包。
- 测量延迟。
- 支持多播。
- 当P线程可用时，支持多线程。客户端与服务端支持同时多重连接（不支持Windows）。
（3）其他方面
- 在适当的地方，选项中可以使用K（kilo-）和M（mega-）。例如131072字节可以用128K代替。
- 可以指定运行的总时间，甚至可以设置传输的数据总量。
- 在报告中，为数据选用最合适的单位。
- 服务器支持多重连接，而不是等待一个单线程测试。
- 在指定时间间隔重复显示网络带宽，波动和丢包情况。
- 服务器端可作为后台程序运行。
- 服务器端可作为Windows服务运行。
- 使用典型数据流来测试链接层压缩对于可用带宽的影响。
三、Iperf的安装
1. iperf的版本
（1）Unix/Linux版
（2）Windows版
2. Windows版iperf安装
对于windows版的iperf，下载安装包后直接解压，然后将解压出来的iperf.exe和cygwin1.dll复制到%systemroot%目录即可。
3. Linux版iperf安装
（1）在线安装：
- CentOS安装：yum install -y iperf3
- Debian和Ubuntu安装：apt-get install iperf3
（2）离线安装：下载相应版本的安装包
gunzip -c iperf-.tar.gz | tar -xvf – cd iperf-./configure make make install
四、Iperf的使用
1. Iperf的工作模式
- Iperf可以运行在任何IP网络上，包括本地以太网、接入因特网、Wi-Fi网络等。
- 在工作模式上，iperf运行于服务器、客户端模式下，其服务器端主要用于监听到达的测试请求，而客户端主要用于发起测试连接会话，因此要使用iperf至少需要两台服务器，一台运行在服务器模式下，另一台运行在客户端模式下。
- 完成iperf安装后，执行“iperf3 –h”即可显示iperf的详细用法。iperf的命令行选项共分为三类，分别是客户端与服务器端公用选项、服务器端专用选项和客户端专用选项。
2. Iperf常用参数（测试够用）
- -s,–server：iperf服务器模式，默认启动的监听端口为5201，eg：iperf -s
- -c,–client host：iperf客户端模式，host是server端地址，eg：iperf -c 222.35.11.23
- -i，–interval：指定每次报告之间的时间间隔，单位为秒，eg：iperf3 -c 192.168.12.168 -i 2
- -p，–port：指定服务器端监听的端口或客户端所连接的端口，默认是5001端口。
- -u，–udp：表示采用UDP协议发送报文，不带该参数表示采用TCP协议。
- -l，–len：设置读写缓冲区的长度，单位为 Byte。TCP方式默认为8KB，UDP方式默认为1470字节。通常测试 PPS 的时候该值为16，测试BPS时该值为1400。
- -b，–bandwidth [K|M|G]：指定UDP模式使用的带宽，单位bits/sec，默认值是1 Mbit/sec。
- -t，–time：指定数据传输的总时间，即在指定的时间内，重复发送指定长度的数据包。默认10秒。
- -A：CPU亲和性，可以将具体的iperf3进程绑定对应编号的逻辑CPU，避免iperf进程在不同的CPU间调度。
3. 通用参数（Server端和Client端共用）
- -f，–farmat [k|m|g|K|M|G]：指定带宽输出单位，“[k|m|g|K|M|G]”分别表示以Kbits, Mbits, Gbits, KBytes, MBytes,GBytes显示输出结果，默认Mbits，eg：iperf3 -c 192.168.12.168 -f M
- -p，–port：指定服务器端监听的端口或客户端所连接的端口，默认是5001端口。
- -i，–interval：指定每次报告之间的时间间隔，单位为秒，eg：iperf3 -c 192.168.12.168 -i 2
- -F：指定文件作为数据流进行带宽测试。例如：iperf3 -c 192.168.12.168 -F web-ixdba.tar.gz
4. Server端专用参数
- -s,–server：iperf服务器模式，默认启动的监听端口为5201，eg：iperf -s
- -c,–client host：如果iperf运行在服务器模式，并且用-c参数指定一个主机，那么iperf将只接受指定主机的连接。此参数不能工作于UDP模式。
- -D：Unix平台下将Iperf作为后台守护进程运行。在Win32平台下，Iperf将作为服务运行。
- -R：卸载Iperf服务(仅用于Windows)。
- -o：重定向输出到指定文件(仅用于Windows)。
- -P,–parallel：服务器关闭之前保持的连接数。默认是0，这意味着永远接受连接。
5. Client端专用参数
- -c,–client host：iperf客户端模式，host是server端地址，eg：iperf -c 222.35.11.23
- -u，–udp：表示采用UDP协议发送报文，不带该参数表示采用TCP协议。
- -b，–bandwidth [K|M|G]：指定UDP模式使用的带宽，单位bits/sec，默认值是1 Mbit/sec。
- -t，–time：指定数据传输的总时间，即在指定的时间内，重复发送指定长度的数据包。默认10秒。
- -l，–len：设置读写缓冲区的长度，单位为 Byte。TCP默认为8KB，UDP默认为1470字节。通常测试 PPS 的时候该值为16，测试BPS时该值为1400。
- -n，–num [K|M|G]：指定传输数据包的字节数，例如：iperf3 -c 192.168.12.168 –n 100M
- -P,–parallel：指定客户端与服务端之间使用的线程数。默认是1个线程。需要客户端与服务器端同时使用此参数。
- -w，–window：指定套接字缓冲区大小，在TCP方式下，此设置为TCP窗口的大小。在UDP方式下，此设置为接受UDP数据包的缓冲区大小，用来限制可以接收数据包的最大值
- -B，–bind：用来绑定一个主机地址或接口，这个参数仅用于具有多个网络接口的主机。在UDP模式下，此参数用于绑定和加入一个多播组。
- -M，–mss：设置TCP最大信息段的值
- -N，–nodelay：设置TCP无延时
- -V：绑定一个IPv6地址。
- -d，–dualtest：运行双测试模式。将使服务器端反向连接到客户端，使用-L参数中指定的端口（或默认使用客户端连接到服务器端的端口）。使用参数-r以运行交互模式。
- -L,–listenport：指定服务端反向连接到客户端时使用的端口。默认使用客户端连接至服务端的端口。
- -r，–tradeoff：往复测试模式。当客户端到服务器端的测试结束时，服务器端反向连接至客户端。当客户端连接终止时，反向连接随即开始。如果需要同时进行双向测试，请尝试-d参数。
6. 其他参数
- -h，–help：显示命令行参考并退出。
- -v，–version：显示版本信息和编译信息并退出。
五、Iperf使用实例
1. 环境准备：
- Server端IP地址：192.168.0.120
- Server端IP地址：192.168.0.121
2. 测试TCP吞吐量
（1）Server端开启iperf的服务器模式，指定TCP端口：
[root@iperf-server ～]# iperf3 -s -i 1 -p 520
------------------------------------------------------------
Server listening on TCP port 520
TCP window size: 85.3 KByte (default)
------------------------------------------------------------
（2）Client端启动iperf的客户端模式，连接服务端：
[root@iperf-client ～]# iperf -c 192.168.0.120 -i 1 -t 60 -p 520
------------------------------------------------------------
Client connecting to 192.168.0.120, TCP port 520
TCP window size: 45.0 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[ 3] local 192.168.0.121 port 50616 connected with 192.168.0.120 port 520
[ ID] Interval Transfer Bandwidth
[ 3] 0.0-10.1 sec 1.27 GBytes 1.08 Gbits/sec
（3）Server端监听结果：
------------------------------------------------------------
Server listening on TCP port 5001 TCP window size: 85.3 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[ 4] local 192.168.0.120 port 520 connected with 192.168.0.121 port 50616
[ ID] Interval Transfer Bandwidth
[ 4] 0.0-10.1 sec 1.27 GBytes 1.08 Gbits/sec
- Interval：表示时间间隔。
- Transfer：表示时间间隔里面传输的数据量。
- Bandwidth：是时间间隔里的传输速率。
（4）测试多线程TCP吞吐量：
如果没有指定发送方式，iPerf客户端只会使用单线程。
iperf3 -c 192.168.0.120 -P 30 -t 60
（5）进行上下行带宽测试（双向传输）：
iperf3 -c 192.168.0.120 -d -t 60
（6）停止iperf3服务进程：
要停止iperf3服务进程，请按CTRL+z或CTRL+c。
建议在Server端执行sar命令来统计实际收到的包并作为实际结果：
sar -n DEV 1 320
3. 测试UDP吞吐量
带宽测试通常采用UDP模式，因为能测出极限带宽、时延抖动、丢包率。在进行测试时，首先以链路理论带宽作为数据发送速率进行测试，例如，从客户端到服务器之间的链路的理论带宽为100Mbps，先用-b 100M进行测试，然后根据测试结果（包括实际带宽，时延抖动和丢包率），再以实际带宽作为数据发送速率进行测试，会发现时延抖动和丢包率比第一次好很多，重复测试几次，就能得出稳定的实际带宽。
（1）Server端开启iperf的服务器模式，指定UDP端口：
[root@iperf-server ～]# iperf3 -s -i 1 -p 521
------------------------------------------------------------
Server listening on port 521
------------------------------------------------------------
（2）Client端启动iperf的客户端模式，连接服务端：
[root@iperf-client ～]# iperf3 -u -c 192.168.0.120 -b 100m -t 60 -p 521
------------------------------------------------------------
Client connecting to 192.168.0.120, port 521
------------------------------------------------------------
[ 3] local 192.168.0.121 port 50616 connected with 192.168.0.120 port 521
[ ID] Interval Transfer Bandwidth TotalDatagrams
[ 3] 0.0-10.1 sec 1.27 GBytes 1.08 Gbits/sec 82
（3）Server端监听结果：
------------------------------------------------------------
Server listening on port 521
------------------------------------------------------------
[ 4] local 192.168.0.120 port 520 connected with 192.168.0.121 port 50616
[ ID] Interval Transfer Bandwidth Jitter Lost/Total Datagrams
[ 4] 0.0-10.1 sec 1.27 GBytes 1.08 Gbits/sec 0.007 ms 0/82 (0%)
- Jitter：为抖动，在连续传输中的平滑平均值差。
- Lost：为丢包数量。
- Total Datagrams：为包数量。
（4）测试多线程UDP吞吐量：
如果没有指定发送方式，iPerf客户端只会使用单线程。
iperf3 -u -c 192.168.1.1 -b 5M -P 30 -t 60
（5）进行上下行带宽测试（双向传输）：
iperf3 -u -c 192.168.1.1 -b 100M -d -t 60
转载自：https://www.cnblogs.com/xuanbjut/p/14144255.html