使用iPerf进行网络吞吐量测试

iperf是一种命令行工具,用于通过测量服务器可以处理的最大网络吞吐量来诊断网络速度问题。它在遇到网络速度问题时特别有用,通过该工具可以确定哪个服务器无法达到最大吞吐量。

安装

Linux
iperf软件包在大多数Linux发行版的存储库中
Debian和Ubuntu安装

apt-get update
apt-get install iperf

Windows
调整至 http://www.iperfwindows.com/ 下载安装
其他平台或者源码安装
https://iperf.fr/en/iperf-download.php

如何使用iperf

必须在测试的两台计算机上同时安装iPerf。如果在个人计算机上使用基于Unix或 Linux的操作系统,则可以在本地计算机上安装iPerf。

但是,如果要测试网络提供商的吞吐量,最好使用另一台服务器作为终点,因为本地ISP可能会施加影响测试结果的网络限制。

TCP客户端和服务器

iperf需要两个系统,因为一个系统必须充当服务端,另外一个系统充当客户端,客户端连接到需要测试速度的服务端
1.在需要测试的电脑上,以服务器模式启动iperf
iperf -s 可以看到类似于下图的输出

iperf -s -p 5553 -i 1  
------------------------------------------------------------
Server listening on TCP port 5553
TCP window size: 1.00 MByte (default)
------------------------------------------------------------

2.在第二台电脑上,以客户端模式启动iperf连接到第一台电脑,替换192.168.1.101为地台电脑的ip地址
iperf -c 192.168.1.101

iperf -c 192.168.1.101 -p 5553 -P 1 -i 1 -C -f k -t 20
------------------------------------------------------------
Client connecting to 192.168.1.101, TCP port 5553
TCP window size:  208 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  3] local 192.168.1.102 port 57243 connected with 192.168.1.101 port 5553
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0- 1.0 sec   384 KBytes  3146 Kbits/sec
[  3]  1.0- 2.0 sec   128 KBytes  1049 Kbits/sec
[  3]  2.0- 3.0 sec   128 KBytes  1049 Kbits/sec
[  3]  3.0- 4.0 sec   128 KBytes  1049 Kbits/sec
[  3]  4.0- 5.0 sec   128 KBytes  1049 Kbits/sec
[  3]  5.0- 6.0 sec   128 KBytes  1049 Kbits/sec
[  3]  6.0- 7.0 sec   128 KBytes  1049 Kbits/sec
[  3]  7.0- 8.0 sec   128 KBytes  1049 Kbits/sec
[  3]  8.0- 9.0 sec   256 KBytes  2097 Kbits/sec
[  3]  9.0-10.0 sec   128 KBytes  1049 Kbits/sec
[  3] 10.0-11.0 sec   128 KBytes  1049 Kbits/sec
[  3] 11.0-12.0 sec  0.00 KBytes  0.00 Kbits/sec
[  3] 12.0-13.0 sec  0.00 KBytes  0.00 Kbits/sec
[  3] 13.0-14.0 sec  0.00 KBytes  0.00 Kbits/sec
[  3] 14.0-15.0 sec  0.00 KBytes  0.00 Kbits/sec
[  3] 15.0-16.0 sec  0.00 KBytes  0.00 Kbits/sec
[  3] 16.0-17.0 sec  0.00 KBytes  0.00 Kbits/sec
[  3] 17.0-18.0 sec   256 KBytes  2097 Kbits/sec
[  3] 18.0-19.0 sec   128 KBytes  1049 Kbits/sec
[  3] 19.0-20.0 sec   128 KBytes  1049 Kbits/sec
[  3]  0.0-20.1 sec  2304 KBytes   941 Kbits/sec

3.这时可以在第一步中的服务端终端看到连接和结果,类似下图

------------------------------------------------------------
Server listening on TCP port 5001
TCP window size: 85.3 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  4] local 192.168.1.101 port 5553 connected with 192.168.1.102 port 57243
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  4]  0.0- 1.0 sec  65.6 KBytes   537 Kbits/sec
[  4]  1.0- 2.0 sec  98.4 KBytes   806 Kbits/sec
[  4]  2.0- 3.0 sec   163 KBytes  1.33 Mbits/sec
[  4]  3.0- 4.0 sec   148 KBytes  1.21 Mbits/sec
[  4]  4.0- 5.0 sec   151 KBytes  1.24 Mbits/sec
[  4]  5.0- 6.0 sec   114 KBytes   934 Kbits/sec
[  4]  6.0- 7.0 sec   182 KBytes  1.49 Mbits/sec
[  4]  7.0- 8.0 sec   175 KBytes  1.43 Mbits/sec
[  4]  8.0- 9.0 sec   186 KBytes  1.52 Mbits/sec
[  4]  9.0-10.0 sec   137 KBytes  1.12 Mbits/sec
[  4] 10.0-11.0 sec  15.7 KBytes   128 Kbits/sec
[  4] 11.0-12.0 sec  25.7 KBytes   210 Kbits/sec
[  4] 12.0-13.0 sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec
[  4] 13.0-14.0 sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec
[  4] 14.0-15.0 sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec
[  4] 15.0-16.0 sec  34.2 KBytes   280 Kbits/sec
[  4] 16.0-17.0 sec  42.8 KBytes   350 Kbits/sec
[  4] 17.0-18.0 sec   238 KBytes  1.95 Mbits/sec
[  4] 18.0-19.0 sec  78.4 KBytes   642 Kbits/sec
[  4] 19.0-20.0 sec   207 KBytes  1.69 Mbits/sec
[  4] 20.0-21.0 sec   165 KBytes  1.35 Mbits/sec
[  4] 21.0-22.0 sec  65.6 KBytes   537 Kbits/sec
[  4]  0.0-22.3 sec  2.25 MBytes   848 Kbits/sec

4.要停止iperf服务进程,请按CTRL+c.

UDP客户端和服务器

使用iperf,还可以测试通过UDP连接实现的最大吞吐量
1.启动UDP iperf服务

iperf -s -u
------------------------------------------------------------
Server listening on UDP port 5001
Receiving 1470 byte datagrams
UDP buffer size: 208 KByte (default)
------------------------------------------------------------

2.将客户端连接到iperf UDP服务器,替换198.51.100.5为服务端ip地址

iperf -c 198.51.100.5 -u
------------------------------------------------------------
Client connecting to 198.51.100.5, UDP port 5001
Sending 1470 byte datagrams
UDP buffer size: 208 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[ 3] local 198.51.100.6 port 58070 connected with 198.51.100.5 port 5001
[ ID] Interval Transfer Bandwidth
[ 3] 0.0-10.0 sec 1.25 MBytes 1.05 Mbits/sec
[ 3] Sent 893 datagrams
[ 3] Server Report:
[ 3] 0.0-10.0 sec 1.25 MBytes 1.05 Mbits/sec 0.084 ms 0/ 893 (0%)

1.05Mbits/sec远低于TCP测试中观察到的值,它也远远低于1GB 的最大出站带宽上限,这是因为默认情况下,iperf将UDP客户端的带宽限制为每秒1Mbit。
3.可以用-b标志更改此值,讲数字替换为要测试的最大带宽速率。如果需要测试网络速度,可以将数字设置为高于网络提供商提供的最大带宽上线:

iperf -c 198.51.100.5 -u -b 1000m

这将告诉客户端我们希望尽可能达到每秒1000Mbits的最大值,该-b标志仅在使用UDP连接时有效,因为iperf未在TCP客户端上设置带宽限制。

------------------------------------------------------------
Client connecting to 198.51.100.5, UDP port 5001
Sending 1470 byte datagrams
UDP buffer size: 208 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[ 3] local 198.51.100.5 port 52308 connected with 198.51.100.5 port 5001
[ ID] Interval Transfer Bandwidth
[ 3] 0.0-10.0 sec 966 MBytes 810 Mbits/sec
[ 3] Sent 688897 datagrams
[ 3] Server Report:
[ 3] 0.0-10.0 sec 966 MBytes 810 Mbits/sec 0.001 ms 0/688896 (0%)
[ 3] 0.0-10.0 sec 1 datagrams received out-of-order

通过上面可以发现这次测试结果相当高。

双向测试

-在某些情况下,可能希望测试两台服务器以获得最大吞吐量。使用iperf提供的内置双向测试功能可以轻松完成此测试。

要测试两个连接,从客户端运行一下命令,替换ip为服务端ip地址
iperf -c 198.51.100.5 -d
结果是iperf将在客户端服务器上启动服务器和客客户端(198.51.100.6)连接。完成此操作后,iperf会将iperf服务器连接到客户端,该连接现在既充当服务器连接又充当客户端连接。

------------------------------------------------------------
Server listening on TCP port 5001
TCP window size: 85.3 KByte (default)
------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------
Client connecting to 198.51.100.5, TCP port 5001
TCP window size: 351 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[ 3] local 198.51.100.6 port 50618 connected with 198.51.100.5 port 5001
[ 5] local 198.51.100.6 port 5001 connected with 198.51.100.5 port 58650
[ ID] Interval Transfer Bandwidth
[ 5] 0.0-10.1 sec 1.27 GBytes 1.08 Gbits/sec
[ 3] 0.0-10.2 sec 1.28 GBytes 1.08 Gbits/sec

在服务器是哪个,可以看到:

------------------------------------------------------------
Client connecting to 198.51.100.6, TCP port 5001
TCP window size: 153 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[ 6] local 198.51.100.5 port 58650 connected with 198.51.100.6 port 5001
[ 6] 0.0-10.1 sec 1.27 GBytes 1.08 Gbits/sec
[ 5] 0.0-10.2 sec 1.28 GBytes 1.08 Gbits/sec

选项

·参数介绍

-f, --format 格式化带宽输出,就是使用标准的,K 还是 M.

-i,--interval 设置每次报告之间的时间间隔,单位为秒。

-l,--len   设置读写缓冲区的长度。TCP方式默认为8KB,UDP方式默认为1470字节。

-m,--print_mss 输出TCP MSS值(通过TCP_MAXSEG支持)。MSS值一般比MTU值小40字节。

-p, --port  设置端口,与服务器端的监听端口一直,默认是5001端口,与ttcp的一样

-u, --udp 使用UDP方式而不是TCP方式。参看 -b 选项

-w, --window 设置套接字缓冲区为指定大小。对于TCP方式,此设置为TCP窗口大小。对于UDP方式,此设置为接收UDP 数据包的缓冲区大小,限制可以接收数据包的最大值。

-B, --bind host 绑定到主机的多个地址中的一个。对于客户端来说,这个参数设置了出栈接口。对于服务器端来说,这个参数设置入栈接口。这个参数只用于具有多网络接口的主机。在 Iperf 的UDP 模式下,此参数用于绑定和加入一个多播组。使用范围 224.0.0.0 至239.255.255.255的多播地址。

-C, --compatibility 与低版本的Iperf 使用时,可以使用兼容模式。不需要两端同时使用兼容模式,但是强烈推荐两端同时使用兼容模式。某些情况下,使用某些数据流可以引起1.7版本的服务器端崩溃或引起非预期的连接尝试。

-M, --mss 通过TCP_MAXSEG选项尝试设置TCP 最大信息段的值。MSS值的大小通常是TCP/IP头减去 40字节。在以太网中,MSS值为1460字节(MTU1500字节)。

-N, --nodelay 设置TCP无延迟选项,禁用Nagle's 运算法则。通常情况此选项对于交互程序,例如 telnet, 是禁用的。

-V  绑定一个IPv6地址
(服务器端:$ iperf -s -V  客户端: $ iperf -c <Server IPv6 Address > -V)

·服务器端专用选项

-s, --server Iperf 服务器模式

-D, unix平台下Iperf 作为后台守护进程运行

-R  卸载Iperf

-o  重定向输出到指定文件

-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。

-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

·客户端专用选项

-b, --bandwidth  UDP模式使用的带宽,单位bits/sec 。此选项与-u 选项相关,默认值是 1 Mbit/sec

-c, --clietn host 运行Iperf 的客户端模式,连接到指定的 Iperf 服务器端。

-d, --dualtest 运行双测试模式。这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)。这些在操作的同时就立即完成了。如果你想要一个交互的测试,请尝试-r 参数。

-n,--num 传送的缓冲器数量。通常情况,Iperf 按照10秒钟发送数据。-n 参数跨越此限制,按照指定次数发送指定长度的数据,而不论该操作耗费多少时间。

-r, --tradeoff 往复测试模式。当客户端到服务器端的测试结束时,服务器端通过 -l 选项指定的端口(或默认为客户端连接到服务器的端口),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。

-t, --time 设置传输的总时间。Iperf 在指定的时间内,重复的发送指定长度的数据包。默认是10秒钟。参数 -l 与 -n 选项。

-L, --listenport 指定服务器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。

-P, --parallel 线程数,指定客户端与服务端之间使用的线程数。默认是1 线程。需要客户端与服务器端同时使用此参数。

-S, --tos  出栈数据包的服务类型。许多路由器忽略TOS字段。你可以指定这个值,使用以“0x”开始的16进制数,或以 “0” 开始的8进制数或 10进制数。

-T, --ttl 出栈多播数据包的TTL值。这本质上就是数据通过路由器的跳数。默认是1,连接本地。

-F 使用特定的数据流测量带宽,例如指定的文件。$ iperf -c <server address > -F <filename>

-I 与-F一样,由标准输入输出文件输入数据

实例:

·在服务端运行 iperf

命令  iperf -s -p 12345 -i 1 -m

以在本机端口12345上启用iperf

·在客户端运行 iperf,输入命令 iperf -c server-ip -p server-port -i 1 -t 10 -w 20K,

-c:客户端模式,后接服务器ip

-p: 后接服务器监听的端口

-i: 设置带宽报告的时间间隔,单位为秒

-t: 设置测试的时长,单位为秒

-w: 设置tcp 窗口的大小,一般默认。

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。最后一行是本次测试的统计。并可以看出平均带宽大小。

注意事项

bind failed: Address already in use

 # iperf -s                                                            
bind failed: Address already in use

这种错误一般是端口号被占用了,iperf 默认端口号是5001,可以使用-p 参数更换端口号
如何查看端口被哪个进程占用?

 # netstat -tunlp |grep 5001                                           
tcp        0      0 :::5001                 :::*                    LISTEN      5371/com.xxx

connect failed: Connection refused

# iperf -c 192.168.1.100                                              
connect failed: Connection refused

遇到这种错误需要注意两边端口号是否一致,两边使用 -p 参数指定 server and client port

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