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一、網絡性能評估工具Iperf

網絡性能評估主要是監測網絡帶寬的使用率，將網絡帶寬利用***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、數據包丟失率、***傳輸單元等統計信息。網絡管理員可以根據這些信息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數據流

q 可以測試網絡抖動值、丟包數

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聽到達的測試請求，而客戶端主要用于發起連接會話，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iperf

iperf支持Win32、Linux、FreeBSD、MacOS X、OpenBSD和Solaris等多種操作系統平臺。讀者可以從iperf官方主頁http://iperf.fr/ 下載各種版本，目前***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 zxvf iperf-3.0.tar.gz

[root@ networkserver ~]# cd iperf

[root@ networkserver iperf]# make

[root@ networkserver iperf]# make install

這樣，iperf就安裝完成了。

2．iperf參數介紹

在完成iperf安裝后，執行“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

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

客戶端與服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

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192.168.12.168，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監聽端口，此時就可以將另一臺服務器作為客戶端執行iperf功能測試了。

1．測試TCP吞吐量

為了確定網卡的***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送數據請求，并且會輸出發送的數據量和網卡平均帶寬值。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，同時還可以看到每秒鐘傳輸的數據量在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***，iperf還給出了總的數據發送、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，網絡傳輸狀態是否穩定。

iperf提供很多參數，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，可以通過“-t”和“-i”參數來實現，如圖2所示。

圖2 添加“-t”和“-i”參數后的iperf輸出

從圖2 可以看出，輸出狀態的間隔變為每5秒鐘一次，總共執行測試時間為20秒，測試的帶寬速率仍然保持在941Mbits/sec左右，唯一變化的是失敗重傳次數增加了。

為了模擬大量的數據傳輸，也可以指定要發送的數據量，這可以通過“-n”參數來實現。在指定“-n”參數后，“-t”參數失效，iperf在傳輸完畢指定大小的數據包后，自動結束，如圖3所示。

圖3 iperf客戶端通過“-n”參數指定要傳輸的數據量

圖3的例子是指定發送一個5GB左右的數據包，并且每隔10秒鐘輸出一次傳輸狀態，從這個輸出可以看出，當失敗重傳次數較多時，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送數據，這可以通過“-F”參數實現，如圖4所示。

圖4 iperf客戶端通過“-F”參數指定文件來發送數據

在圖4的例子中，通過“-F”參數指定了一個webdata.tar.gz文件作為iperf要傳輸的數據，在使用此參數時，需要同時指定一個“-t”參數來設置要測試傳輸的時間，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iperf提供的“-P”參數來設置多線程的數目，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數據所消耗的時間和帶寬使用情況。為了速率單位統一，這里使用“-f”參數將輸出結果都通過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使用多線程后的數據傳輸狀態

這里通過“-P”參數開啟了2個多線程，從傳輸時間上看，傳輸1.86GBytes的數據，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數據包吞吐量、丟包率和延遲指標，但是由于UDP協議是一個非面向連接的輕量級傳輸協議，并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，圖7測試的是在iperf客戶端傳輸100MB的UDP數據包的輸出結果.：

圖7 iperf傳輸100MB的UDP數據包的輸出結果

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”列表示丟失的數據報和總的數據報數量，后面的0.33%是平均丟包的比率，“Datagrams”列顯示的是總共傳輸數據報的數量。

這個輸出結果過于簡單，要了解更詳細的UDP丟包和延時信息，可以在iperf服務端查看，因為在客戶端執行傳輸測試的同時，服務端也會同時顯示傳輸狀態，如圖8所示。

圖8 iperf服務端顯示的UDP傳輸狀態

在這個輸出中，詳細記錄了在傳輸過程中，每個階段的傳輸延時和丟包率，在UDP應用中隨著傳輸數據的增大，丟包率和延時也隨之增加。對于延時和丟包可以通過改變應用程序來緩解或修復，例如視頻流應用，可以通過緩存數據的方式而可以容忍更大的延時。