【學習筆記】Iperf3網路性能測試工具
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網路性能評估主要是監測網路頻寬的使用率，將網路頻寬利用最大化是保證網路性能的基礎，但是由於網路設計不合理、網路存在安全漏洞等原因，都會導致網路頻寬利用率不高。要找到網路頻寬利用率不高的原因，就需要對網路傳輸進行監控，此時就需要用到一些網路性能評估工具，而Iperf就是這樣一款網路頻寬測試工具。
一、Iperf簡介
1、什麼是iperf？
Iperf是美國伊利諾斯大學（University of Illinois）開發的一種開源的網路性能測試工具。可以用來測試網路節點間（也包括迴環）TCP或UDP連接的性能，包括頻寬、抖動以及丟包率，其中抖動和丟包率適應於UDP測試，而頻寬測試適應於TCP和UDP。
Iperf是一款基於TCP/IP和UDP/IP的網路性能測試工具，可以用來測量網路頻寬和網路品質，提供網路延遲抖動、數據包丟失率、最大傳輸單元等統計資訊。網路管理員可以根據這些資訊了解並判斷網路性能問題，從而定位網路瓶頸，解決網路故障。
Iperf 是一款基於命令行模式的網路性能測試工具，是跨平台的，提供橫跨Windows、Linux、Mac的全平台支援。iperf 全程使用記憶體作為發送/接收緩衝區，不受磁碟性能的影響，對於機器配置要求很低。不過由於是命令行工具， iperf 不支援輸出測試圖形。
Iperf可以測試TCP和UDP頻寬品質，具有多種參數和UDP特性，可以用來測試一些網路設備如路由器，防火牆，交換機等的性能。
2、Iperf的功能
（1）TCP方面
① 測量網路頻寬
② 報告MSS/MTU值的大小和觀測值
③ 支援TCP窗口值通過套接字緩衝
④ 當P執行緒或Win32執行緒可用時，支援多執行緒。客戶端與服務端支援同時多重連接
（2）UDP方面
① 客戶端可以創建指定頻寬的UDP流
② 測量丟包
③ 測量延遲
④ 支援多播
⑤ 當P執行緒可用時，支援多執行緒。客戶端與服務端支援同時多重連接（不支援Windows）
（3）其他方面
① 在適當的地方，選項中可以使用K（kilo-）和M（mega-）。例如131072位元組可以用128K代替。
② 可以指定運行的總時間，甚至可以設置傳輸的數據總量。
③ 在報告中，為數據選用最合適的單位。
④ 伺服器支援多重連接，而不是等待一個單執行緒測試。
⑤ 在指定時間間隔重複顯示網路頻寬，波動和丟包情況。
⑥ 伺服器端可作為後台程式運行。
⑦ 伺服器端可作為Windows 服務運行。
⑧ 使用典型數據流來測試鏈接層壓縮對於可用頻寬的影響。
二、Iperf的安裝
1、iperf的版本
Iperf有兩種版本，windows版和linux版本。
（1）Unix/Linux版
Unix/Linux版更新比較快，版本最新，目前最新的版本是iperf3.0。
Linux版本下載地址：//code.google.com/p/iperf/downloads/list
為了測試的準確性，盡量使用linux環境測試。
（2）Windows版
Windows版iperf叫jperf，或者xjperf，更新慢，目前最新版本為1.7（打包在jperf中）。
Windows版本下載地址：//sourceforge.net/projects/iperf/files/jperf/jperf 2.0.0/
jperf是在iperf基礎上開發的圖形介面程式，簡化了複雜命令行參數的構造，而且還能保存測試結果,同時實時圖形化顯示結果。
2、Windows版iperf安裝
對於windows版的iperf，下載安裝包後直接解壓，然後將解壓出來的iperf.exe和cygwin1.dll複製到%systemroot%目錄即可。
3、Linux版iperf安裝
（1）在線安裝：
CentOS安裝：yum install -y iperf3
Debian和Ubuntu安裝：apt-get install iperf3
（2）離線安裝：下載相應版本的安裝包
gunzip -c iperf-
三、Iperf的使用
1、Iperf的工作模式
Iperf可以運行在任何IP網路上，包括本地乙太網、接入網際網路、Wi-Fi網路等。在工作模式上，iperf運行於伺服器、客戶端模式下，其伺服器端主要用於監聽到達的測試請求，而客戶端主要用於發起測試連接會話，因此要使用iperf至少需要兩台伺服器，一台運行在伺服器模式下，另一台運行在客戶端模式下。
在完成iperf安裝後，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，分別是客戶端與伺服器端公用選項、伺服器端專用選項和客戶端專用選項。
2、Iperf常用參數（測試夠用）
（1）-s,–server：iperf伺服器模式，默認啟動的監聽埠為5201，eg：iperf -s
（2）-c,–client host：iperf客戶端模式，host是server端地址，eg：iperf -c 222.35.11.23
（3）-i，–interval：指定每次報告之間的時間間隔，單位為秒，eg：iperf3 -c 192.168.12.168 -i 2
（4）-p，–port：指定伺服器端監聽的埠或客戶端所連接的埠，默認是5001埠。
（5）-u，–udp：表示採用UDP協議發送報文，不帶該參數表示採用TCP協議。
（6）-l，–len：設置讀寫緩衝區的長度，單位為 Byte。TCP方式默認為8KB，UDP方式默認為1470位元組。通常測試 PPS 的時候該值為16，測試BPS時該值為1400。
（7）-b，–bandwidth [K|M|G]：指定UDP模式使用的頻寬，單位bits/sec，默認值是1 Mbit/sec。
（8）-t，–time：指定數據傳輸的總時間，即在指定的時間內，重複發送指定長度的數據包。默認10秒。
（9）-A：CPU親和性，可以將具體的iperf3進程綁定對應編號的邏輯CPU，避免iperf進程在不同的CPU間調度。
3、通用參數（Server端和Client端共用）
（1）-f，–farmat [k|m|g|K|M|G]：指定頻寬輸出單位，「[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Mbits，eg：iperf3 -c 192.168.12.168 -f M
（2）-p，–port：指定伺服器端監聽的埠或客戶端所連接的埠，默認是5001埠。
（3）-i，–interval：指定每次報告之間的時間間隔，單位為秒，eg：iperf3 -c 192.168.12.168 -i 2
（4）-F：指定文件作為數據流進行頻寬測試。例如：iperf3 -c 192.168.12.168 -F web-ixdba.tar.gz
4、Server端專用參數
（1）-s,–server：iperf伺服器模式，默認啟動的監聽埠為5201，eg：iperf -s
（2）-c,–client host：如果iperf運行在伺服器模式，並且用-c參數指定一個主機，那麼iperf將只接受指定主機的連接。此參數不能工作於UDP模式。
（3）-D：Unix平台下將Iperf作為後台守護進程運行。在Win32平台下，Iperf將作為服務運行。
（4）-R：卸載Iperf服務(僅用於Windows)。
（5）-o：重定向輸出到指定文件(僅用於Windows)。
（6）-P,–parallel：伺服器關閉之前保持的連接數。默認是0，這意味著永遠接受連接。
5、Client端專用參數
（1）-c,–client host：iperf客戶端模式，host是server端地址，eg：iperf -c 222.35.11.23
（2）-u，–udp：表示採用UDP協議發送報文，不帶該參數表示採用TCP協議。
（3）-b，–bandwidth [K|M|G]：指定UDP模式使用的頻寬，單位bits/sec，默認值是1 Mbit/sec。
（4）-t，–time：指定數據傳輸的總時間，即在指定的時間內，重複發送指定長度的數據包。默認10秒。
（5）-l，–len：設置讀寫緩衝區的長度，單位為 Byte。TCP默認為8KB，UDP默認為1470位元組。通常測試 PPS 的時候該值為16，測試BPS時該值為1400。
（6）-n，–num [K|M|G]：指定傳輸數據包的位元組數，例如：iperf3 -c 192.168.12.168 –n 100M
（7）-P,–parallel：指定客戶端與服務端之間使用的執行緒數。默認是1個執行緒。需要客戶端與伺服器端同時使用此參數。
（8）-w，–window：指定套接字緩衝區大小，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數據包的緩衝區大小，用來限制可以接收數據包的最大值
（9）-B，–bind：用來綁定一個主機地址或介面，這個參數僅用於具有多個網路介面的主機。在UDP模式下，此參數用於綁定和加入一個多播組。
（10）-M，–mss：設置TCP最大資訊段的值
（11）-N，–nodelay：設置TCP無延時
（12）-V：綁定一個IPv6地址。
（13）-d，–dualtest：運行雙測試模式。將使伺服器端反向連接到客戶端，使用-L參數中指定的埠（或默認使用客戶端連接到伺服器端的埠）。使用參數-r以運行交互模式。
（14）-L,–listenport：指定服務端反向連接到客戶端時使用的埠。默認使用客戶端連接至服務端的埠。
（15）-r，–tradeoff：往複測試模式。當客戶端到伺服器端的測試結束時，伺服器端反向連接至客戶端。當客戶端連接終止時，反向連接隨即開始。如果需要同時進行雙向測試，請嘗試-d參數。
6、其他參數
（1）-h，–help：顯示命令行參考並退出。
[root]# iperf3 -h
Usage: iperf3 [-s|-c host] [options]
iperf3 [-h|--help] [-v|--version]
（2）-v，–version：顯示版本資訊和編譯資訊並退出。
四、Iperf使用實例
1、環境準備：
（1）Server端IP地址：192.168.0.120
（2）Server端IP地址：192.168.0.121
2、測試TCP吞吐量
（1）Server端開啟iperf的伺服器模式，指定TCP埠：
[root@iperf-server ～]# iperf3 -s -i 1 -p 520
------------------------------------------------------------
Server listening on TCP port 520
TCP window size: 85.3 KByte (default)
------------------------------------------------------------
（2）Client端啟動iperf的客戶端模式，連接服務端
[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端監聽結果
------------------------------------------------------------
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
① Interval表示時間間隔。
② Transfer表示時間間隔裡面轉輸的數據量。
③ Bandwidth是時間間隔里的傳輸速率。
（4）測試多執行緒TCP吞吐量
如果沒有指定發送方式，iPerf客戶端只會使用單執行緒。
iperf3 -c 192.168.0.120 -P 30 -t 60
（5）進行上下行頻寬測試（雙向傳輸）
iperf3 -c 192.168.0.120 -d -t 60
（6）停止iperf3服務進程
要停止iperf3服務進程，請按CTRL+z或CTRL+c
建議在Server端執行sar命令來統計實際收到的包並作為實際結果：sar -n DEV 1 320。
3、測試UDP吞吐量
頻寬測試通常採用UDP模式，因為能測出極限頻寬、時延抖動、丟包率。在進行測試時，首先以鏈路理論頻寬作為數據發送速率進行測試，例如，從客戶端到伺服器之間的鏈路的理論頻寬為100Mbps，先用-b 100M進行測試，然後根據測試結果（包括實際頻寬，時延抖動和丟包率），再以實際頻寬作為數據發送速率進行測試，會發現時延抖動和丟包率比第一次好很多，重複測試幾次，就能得出穩定的實際頻寬。
（1）Server端開啟iperf的伺服器模式，指定UDP埠：
[root@iperf-server ～]# iperf3 -s -i 1 -p 521
------------------------------------------------------------
Server listening on port 521
------------------------------------------------------------
（2）Client端啟動iperf的客戶端模式，連接服務端
[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端監聽結果
------------------------------------------------------------
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%)
① Jitter為抖動，在連續傳輸中的平滑平均值差。
② Lost為丟包數量。
③ Total Datagrams為包數量。
（4）測試多執行緒UDP吞吐量
如果沒有指定發送方式，iPerf客戶端只會使用單執行緒。
iperf3 -u -c 192.168.1.1 -b 5M -P 30 -t 60
（5）進行上下行頻寬測試（雙向傳輸）
iperf3 -u -c 192.168.1.1 -b 100M -d -t 60
五、Jperf介紹
1、Jperf簡介
jperf是基於iperf開發的圖形介面程式，簡化了複雜命令行參數的構造，而且還能夠保存測試結果,同時實時圖形化顯示結果。JPerf可以測試TCP和UDP頻寬品質。JPerf可以測量最大TCP頻寬，具有多種參數和UDP特性。JPerf可以報告頻寬，延遲抖動和數據包丟失。
2、JPerf2.0運行環境
（1）作業系統：Java運行環境
（2）網路要求：Jperf可以在任何IP網路上運行，包括本地乙太網，網際網路接入連接和Wi-Fi網路。
（3）其他要求：JPerf必須安裝兩個組件：JPerf 伺服器和JPerf客戶端。
3、JPerf2.0頁面介紹
（1）Iperf命令行（無法直接輸入）
① 服務端設置
❶ 監聽埠：5001
❷ client limit:客戶端限制，僅允許指定客戶端連接
❸ Num Connections：最大允許連接的數量，為0不限制
② 客戶端設置
伺服器地址：10.0.115.82 ，埠：5001 ，並發流：1個
（2）應用層設置
① 兼容舊版本（當server端和client端版本不一樣時使用）
② 設置測試模式：傳輸位元組總量大小15Bytes或者按傳輸時間總長度15秒
③ 同時進行雙向傳輸測試
④ 單獨進行雙向傳輸測試，先測c到s的頻寬
⑤ 指定需要傳輸的文件
⑥ 顯示tcp最大mtu值
（3）傳輸層設置
① TCP協議
❶ 設置緩衝區大小
❷ 指定TCP窗口大小
❸ 設定TCP數據包的最大mtu值
❹ 設定TCP不延時
② UDP協議
❶ 設置UDP最大頻寬
❷ 設置UDP緩衝區
❸ UDP包封裝大小：默認1470 byte
③ IP層設置
❶ 指定ttl值
❷ 服務類型（Type of Service， ToS），大小範圍從0x10 (最小延遲) 到0x2 (最少費用)
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附錄：參考資料
1.《網路性能測試方法》
作者：阿里雲幫助文檔
地址：//help.aliyun.com/knowledge_detail/55757.html#HFXbx
2.《iperf-百度百科》（文章）
作者：百度百科網友
地址：//baike.baidu.com/item/iperf/11067694?fr=aladdin
3.《Linux網路性能評估工具iperf 、CHARIOT測試網路吞吐量》（文章）
作者：Konglingbin
地址：//www.cnblogs.com/klb561/p/9215952.html
4.《Linux命令大全-iperf命令》
作者：不確定
5.《網路性能測試工具iPerf功能與使用教程》
作者：不確定
地址：//www.veryhuo.com/a/view/159685.html
6.《iPerf圖形化工具Jperf圖文使用教程》
作者：不確定
地址：//www.veryhuo.com/a/view/159704.html
7.《使用iPerf進行網路吞吐量測試》
作者：放開那個電扇
地址：//www.jianshu.com/p/15f888309c72
