使用nc & pv测试发送速度

最近写了一个用于测试网络速度的发包工具，再工具发布之前，我使用nc配合pv对工具进行了测试，即确认工具发送的数据流量和nc/pv接收到的是一致的，确认工具是按设定参数发送数据。

先说一下发送数据的工具的工作原理

• 对于TCP，参数为每次写入的数据块的大小，以及数据块的数量，比如每次写入1M,共发送1000个，这样就发送了1G的数据。工具是服务端，收到客户端的任意数据后开始发送，所以可以配合nc使用，只要让nc执行时重定向一个文件进去。TCP可以在服务端这边测试速度，只要计算一下全部发送完的时间即可，由于是用go实现的，很方便，一个循环里面发送完，然后计时，算速度。
• 对于UDP，参数为目标带宽，发送时间以及每次发送的udp数据报负载大小。通过目标带宽，计算出每秒发送多少个udp数据报。然后在一个循环里面发送，发送时需要动态计算速度，如果速度超了需要sleep直到速度降下来才继续发送。整个发送时间到了退出。有点需要注意的是，带宽到udp发包速度的计算，我使用的算法是：
  
udpBw := (float64(bandwidth) / 8.0) / float64(1538) * (1500 - 28)
udpPackPerSec := udpBw * 1000000 / float64(udpPackSize)

  因为网络上跑的是以太网的帧，所以要算出每秒可以发送多少个以太网帧，然后再乘以mtu为1500时udp负载的容量，当然这算法也是近似的，没有考虑到ip分片的情况，有分片的时候从第二个分片开始是没有udp头的，所以不需要减去28，减20就行。然后由于我们说的带宽多少MB，都是1K=1000的，所以这儿乘以一百万。由于UDP只管发送，也不知道对面收没收到，所以服务端计算的速度只是一个发送速度。所以我要使用nc/pv测试一下真正的传输速度。

nc & pv测试方法

• nc: netcat 可以接受发送数据，可作为sever监听，也可作为client主动连接，tcp/udp都可以使用。
• pv: pipe viewer 可显示经过管道的数据量和速度
  测试的思路是，工具启动服务(TCP或者UDP)，然后nc和pv启动，nc通过管道将数据传给pv，pv直接丢弃到/dev/null。以UDP为例：
  nc 192.168.0.1 8081 -v -u < tmp | pv > /dev/null
  这儿tmp是一个1字节大小的文件，因为我的工具需要接受到来自服务端的任意数据后才发送，所以这儿通过重定向将tmp发送过去。pv收到数据后就会动态显示数据量和速度。
  这儿有两个问题：
  1）pv计算时间是从命令执行开始的，所以如果不是通过重定向tmp的方式，而是通过stdin输入，这个时间也会被计算进行，这样时间就长了，计算的速度就慢了。
  2）测试udp时，设定udp数据payload为8k时，发现pv统计的数据量和速度都只有发送的1/4，难道是丢包了？测试环境是内网理论上不能丢那么多，后来发现payload为1k时正常。猜想nc内部读取udp时使用了一个2k的buf，所以超过2k的udp负载就没有读完整。

测试结果的比较

TCP测试，每次发送1M数据，发送1000个，共1G:

• 发包工具的情况是：

 1000 MB total
93.731 seconds
 10.669 MB/s

• nc/pv的情况是：

nc 192.168.0.1 8081 -v  < tmp | pv > /dev/null
 954MB 0:01:34 [10.1MB/s] [    <=>

需要说明的是，pv显示的单位其实是MiB，也就是以1024为基数的，换算后差不多。另外pv显示的是实时速度，而不是平均速度。

UDP测试，100M带宽，udp payload 1000：

• 发包工具的情况是：

参数：Bandwidth 100 MB , 发送 30 Seconds，UDP Package size = 1000 bytes
结果：
发送 341424 packages (341.424 MB)
平均速度 11380.800 pps (11.381 MB/s).

且理论计算，100M带宽的速度约为12.5MB/s。由于我们计算的是payload的发送速度，所以11.38MB/s这个值差不多。
* nc/pv的情况是：

323MB, 11.2 MB/s

结论：通过nc/pv配合使用，测试了发包工具可以按照设定参数发包。