iperf3用法和源码详解

引用

iPerf - iPerf3 and iPerf2 user documentation

GitHub - esnet/iperf: iperf3: A TCP, UDP, and SCTP network bandwidth measurement tool

algorithm/iperf-3.9-debug at master · VVvector/algorithm · GitHub

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一. 用法

1.1 重要参数

Server or client:
	-P, --port: server listen或者connect的 端口。
	-i, --interval：report显示的时间周期。默认是1秒。
	-B, --bind: 指定bind的网卡地址。

Server specific:
	-s, --server：指定server模式。
	-D, --daemon: 指定以daemon模式运行。

Client specific:
	-b, --bitrate: 指定带宽，0表示不限制。UDP默认是1Mb/s, TCP默认是不限制(0)。
		可用斜杠和packet count来指定为burst模式（即一次iperf write发送burst个UDP packet或者TCP block数量。）。/packet_count，最大burst不能超过1000。
	--pacing-timer: 设置pacing timer，单位为微妙，默认为1000。
	-t, --time：指定测试的时间，默认为10秒。
	-n, --bytes: 指定测试传输的数据量，单位是字节。代替-t。（实际传输的总量可能有少许误差。）
	-k, --blockcount: 指定测试传输的blocks数量或者packet数量。替代-t或-n。
		对于udp就是n个packet，对于tcp来说，指定-b的情况下，就是n个block（block的大小由-l指定）。
		在rate为0（没有指定-b）或者burst的情况下，可能实际的发送block量远远小于指定的block量，
		因为有可能由于socket write buffer不足，导致没有发送出去的write次数，也被计算到blocks_sent中了。。
	-l, --length： 指定读取或写的userspace buffer的大小。
		没有指定下：对于tcp默认是128KB； 对于UDP是使用control channel的mss或者默认1460。
		最大值： 对于tcp是 1MB, 对于udp是 (64K - 1) - IP and UDP header sizes 。
		socket调用： 实际就是tcp或者udp调用write()时 给的data length。）
	--cport: bind指定的client端口，对于tcp和udp，默认都是临时随机端口。
	-P, --parallel：指定并行测试的client流个数。
	-R, --reverse：指定为reverse模式，即server发送数据，client接收数据。
	--bidir: 指定为双向模式，即既有由client发送，server接收的数据，也有由server发送，client接收的数据。
	-w, --window：指定socket的发送和接收buffer的大小(SO_RCVBUF和SO_SNDBUF)。
	-C, --congestion: 指定tcp的拥塞算法，只针对linux和FreeBSD有效。
	-M, --set-mss：指定TCP/SCTP的最大段大小，segment size = MTU - 40 bytes。
	-N, --no-delay：指定TCP/SCTP为no delay模式，即关闭Nagle算法。
	-4, --version4: 只使用IPv4。
	-6,--version6：只使用IPv6。
	-S, --tos N：指定IP type of service, 0-255， 支持八进制和16进制。
	-Z, --zerocopy: 指定使用零拷贝发送数据，这种情况下直接发送文件，可能会有frag list的tx 包形式。
	-O, --omit：忽略开始的n秒。
	--get-server-output：可获取server端的测试结果。

1.2 实例用法

1.2.1 udp模式

• 上行带宽测试：在udp模式下，客户端到服务器192.168.100.1，指定带宽为100Mbps，测试60秒。

######## iperf2 #######
# server
iperf -u -s
# client
iperf -u -c 192.168.100.1 -b 100M -t 60

######## iperf3 #######
# server
iperf3 -s
# client
iperf3 -u -c 192.168.100.1 -b 100M -t 60

    2. 上行带宽测试：客户端同时向服务器端发起30个连接线程，指定带宽5Mbps，测试60秒。    

######## iperf2 #######
# client
iperf -u -c 192.168.100.34 -b 5M -P 30 -t 60

######## iperf3 #######
# client
iperf3 -u -c 192.168.100.34 -b 5M -P 30 -t 60   

  3.下行带宽测试：测试60秒。

######## iperf2 #######
# client
iperf -u -c 192.168.100.1 -R -t 60

######## iperf3 #######
# client
iperf3 -u -c 192.168.100.1 -R -t 60 

 4.上下行带宽测试：测试60秒。
        

######## iperf2 #######
# client
iperf -u -c 192.168.100.1 -d -t 60

######## iperf3 #######
iperf3 -u -c 192.168.100.1 --bidir -t 60 

1.2.2 TCP模式 

    1.上行带宽测试：在tcp模式下，客户端到服务器192.168.100.1，指定带宽为100Mbps，测试60秒。

######## iperf2 #######
# server
iperf -s
# client
iperf -c 192.168.100.1 -b 100M -t 60

######## iperf3 #######
# server
iperf3 -s
# client
iperf3 -c 192.168.100.1 -b 100M -t 60

    2.上行带宽测试：客户端同时向服务器端发起30个连接线程，测试60秒。
       

######## iperf2 #######
# client
iperf -c 192.168.100.1 -P 30 -t 60

######## iperf3 #######
# client
iperf3 -c 192.168.100.1 -P 30 -t 60 

 3.下行带宽测试：测试60秒。

######## iperf2 #######
# client
iperf -c 192.168.100.1 -R -t 60

######## iperf3 #######
# client
iperf3 -c 192.168.100.1 -R -t 60 

 4.上下行带宽测试：测试60秒。
        

######## iperf2 #######
# client
iperf -c 192.168.100.1 -d -t 60

######## iperf3 #######
iperf3 -c 192.168.100.1 --bidir -t 60 

二. iperf3.9源码详解 

2.1 时序图 -  以client端为例

 2.2 一些设计说明

• 无论时tcp还是udp测试，均会建立一条TCP流(也称为control channel, test->ctrl_sck)，用于传输一些控制信息。示例：

• 采用select()方法去不断polling 测试socket是否可读或者可写；tcp会被设置为non-blocking模式。
• 发送数据的策略(iperf_send())：
  • 在burst模式下(-b rate/burst_count )，可以指定一轮iperf_send()发送的udp packet数量或者tcp block数量(multisend)；等发送完burst count数量的数据后，再计算发送速率；然后与指定带宽进行对比。
  • 在没有设定发送速率情况下（没用-b参数），默认一轮iperf_send()尝试发送 10 个udp packet或者10个tcp block的数据；但是，对于tcp有可能会因为socket的write buffer不足，导致发送不成功。
  • 其他情况下（在非burst模式下或者指定了-b参数），一轮iperf_send()只会发送1个udp packet或者1个tcp block的数据 (调用sp->snd(sp))， 且都会计算发送的速率，然后与-b指定的带宽进行对比，如果小于指定带宽，就亮绿灯，即可以继续发送数据，否则，停止本轮发送。（这样可以尽可能的达到在应用层均匀发送数据的目的。）
• 对于tcp来说，虽然可用-b指定带宽，但是，这只是应用层的写tcp socket的速率，因为tcp自己的协议或者socket write buffer (-w)的大小，可能达不到指定的速率。
• 带宽设置：在不指定-b参数情况下，UDP默认是1Mb/s, TCP默认是不限制0bps。
• 测试结束的条件：
  • 测试时间(-t)
  • 测试传输的数据量(-n)
    • 因为是以udp packet或者tcp block方式发送，所以有udp packet lenght或者tcp block length的误差。
    • 因为统计已发送的数据量（test->bytes_sent）是在iperf_run_client()中以iperf_send()为单位，所以，也会受到burst count的影响，即有burst count * udp packet lenght或者burst count * tcp block length的误差。
  • 测试传输的block(-k)
    • 对于tcp是non-blocking模式，在socket write buffer不足的情况下，可能实际发送成功的tcp block数量小于-n指定的数量。
    • UDP默认是blocking模式，所以，总会发送成功，即实际发送成功的udp block数量等于-n指定的数量。
    • 因为统计已发送的block（test->blocks_sent）是在iperf_run_client()中以iperf_send()为单位，所以，也会受到burst count的影响，即有burst count的误差。
• 一次UDP socket write(sp->snd(sp))的大小设定rule：
  • 用-l指定情况下，即为指定的数据大小，但是，有可能该数据量大于该链路的MTU，即会出现在ip 分片的情况；最大值为(64K - 1) - IP and UDP header sizes。
  • 没用-l指定的情况下，采用TCP control channel探测的MSS或者1460 作为一次socket write的数据大小。
• 一次TCP socket write(sp->snd(sp))的大小设定rule：
  • 用-l指定情况下，即为指定的数据大小；最大值为1MB。
  • 没用-l指定的情况下，默认为128KB。
• 可通过-w参数指定socket的发送和接收buffer的大小(SO_RCVBUF和SO_SNDBUF)。