TCP/IP协议栈设计—UDP最大传输速度测试

TCP/IP协议栈设计—UDP最大传输速度测试

对千兆UDP传输速度进行了全面的测试和分析，测试结果可知，千兆UDP传输性能很好，最大达到927Mbit/S的传输速度。并为进一步对于TCP的传输速度测试做准备。

目录：

测试1：使用FPGA设计延迟=1mS，进行回环测试

测试2：使用FPGA设计延迟=10uS，进行回环测试

测试3：使用FPGA设计延迟=1uS，进行回环测试

测试4：使用FPGA设计延迟=80nS，进行回环测试

 

0：准备工作

使用测试工具：TCP&UDP助手、WireShark（协议分级统计）

UDP速度分析：理论最大时，无间隔发送，即有效数据段1440/1500=0.960 *千兆。

程序测试版本：tcpip_stack_v1_1

 

测试1：使用FPGA设计延迟=1mS，进行回环测试。

组帧发送延迟：以发送1440字节为例，时间约(发送数据1440个clk+帧头约50clk+状态机控制约50clk)*8nS = 12.4uS。按13uS 发送一帧UDP数据足够了。

理论最大速度：12uS/1012uS=0.118 ，即约12兆的速度。有效发送数据时间/总时间.

下面是TCP&UDP助手作为上位机测试结果，可见发送1440字节，其接收速度约1414800B/S，即1.135MB/S。显然，这个理论算的12M相差甚远，因此这个接收速度是错误的，没有参考价值。

在前期测试的时候，就发现了这个问题。说明免费的测试助手，功能受限，接收速度受限啊！后期要做更完善的测试，看来需要自己写一个定制的上位机了。

继续分析对应WireShark抓包的结果，如下。

可见，通过WireShark的统计->协议分级能看到，正确的UDP发送速度为11MB/S。此为正确接收速度。但与千兆的速度相比，还差近100倍。所以，还有很大的提速空间。

注：WireShark是全部截获了UDP数据，所以接收速度正确。而助手的速度上不去，显示是其接收能力跟不上，“漏掉”了许多UDP数据的。

使用网络调试助手再做对比测试。

测试结果如下，这个调试助手，没有测速的功能，且性能更差，因为连接后，再点就卡死了。

对应的WireShark抓取结果如下，可见其接收速度相同，就是11M。

同时，看window管理器，网络使用率1.18%，即和理论计算的一致，约1.18MB/S。因此也可以看这个来确定网络传输速度。

 

测试2：使用FPGA设计延迟=10uS，进行回环测试。

此时，以此类推，理论最大速度约为12uS/(12uS+10uS+1uS) = 0.521，即能达到500多兆的传输速度。

助手可见，其接收速度依然是1429920B/S，约1.36MB/S，再次证明该助手的性能受限！

此时，再看WireShark，发现其也开始卡了。好在没死机，只是运行变得很慢。

图中可见，此时，接收速度达到了468M。

此时查看Windows管理器，千兆网卡使用率达到53.64，与理论计算的52.1%一致。即此时，网卡使用率超过一半以上。接收速度468M，是针对DATA的，还要加上帧头、检验为、传输延迟等。

 

测试3：使用FPGA设计延迟=1uS，进行回环测试。

理论最大速度约为12uS/(12uS+1uS+0.5uS) = 0.857，即能达到800多兆的传输速度。

对助手的不再截图，因为没有参考价值，只是作为UDP连接的客户端。

如下，现在UDP传输速度达到了816M，具有很高的速度。

此时的管理器资源使用情况。如下使用了84.18，与WireShark抓取一致。

 

测试4：使用FPGA设计延迟=80nS，进行回环测试。

UDP最大速度测试，理论计算为12uS/(12uS+0uS+0.5uS) = 0.96.

如下图，WireShark抓取最大速度937Mbit/S，突破900兆，达到千兆以太网的最大传输能力，到此测试全部完成，UDP性能很好。

对应的资源管理器情况，此时千兆网卡性能达到96.85%。

 

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