linux下性能测试工具netperf使用

一、功能简介

netperf是一款针对网络性能的测试工具，主要基于TCP或UDP的传输。根据应用的不同，可以进行批量数据传输（bulk data transfer）模式和请求/应答（request/reponse）模式的性能测试。

netperf以Client/Server方式工作。Server端是netserver，用来侦听来自client端的连接，Client端是netperf，用来向Server发起网络测试。在Client与Server之间，首先建立一个控制连接，传递有关测试配置的信息，以及测试的结果；在控制连接建立并传递了测试配置信息以后，Client与Server之间会再建立一个测试连接，来回传递特殊的流量模式，用来测试网络的性能。

netperf测试结果反映了一个系统能够以多快的速度向另外一个系统发送数据，以及另外一个系统能够以多块的速度接收数据。

二、编译安装netperf

网址：http://www.netperf.org/netperf

源码包：netperf-2.4.5.tar.gz

下载源码包->解压->./configure->make->make install。 安装完成之后即可使用netperf。
三、测试模式

1. 单个TCP连接，批量（bulk）传输大量数据；

2. 单个TCP连接，Client请求/Server应答的交易（transaction）方式；

3. 多个TCP连接，每个连接中一对请求/应答的交易方式；

4. 从Client到Server的单向批量传输；

5. 请求/应答的交易方式。

四、参数

netperf通过命令行参数来控制测试类型和具体的测试选项。根据作用范围不同，netperf的命令行参数可以分为两大类：全局参数、局部参数，两者之间使用--分隔，格式如下：

netperf [global options]-- [test-specific options]　　

常用的命令行参数：

-H host ：指定远端运行netserver的server IP地址；

-l testlen：指定测试的时间长度（秒）；

-t testname：指定测试类型，包括TCP_STREAM，UDP_STREAM，TCP_RR，TCP_CRR，UDP_RR。

其他参数请参考man netperf。

五、运行netperf

Client/Server通过网线与路由器直连，以下实例均运行于下列的测试环境：

	Client (IP 172.17.109.20)	Server（IP 172.17.109.248）
内存	1G DDR2	8G DDR3
Net Card	100M	100M
Kernel	2.6.27	2.6.36
OS	Debian5	Debian6
路由器	D-Link DES-1024R 10/100 switch

（一）测试批量网络流量的性能

批量数据传输典型的例子有ftp和其它类似的网络应用（即一次传输整个文件）。根据使用传输协议的不同，批量数据传输又分为TCP批量传输和UDP批量传输。

1.TCP_STREAM

netperf缺省情况下进行TCP批量传输，即-t TCP_STREAM。测试过程中，netperf向netserver发送批量的TCP数据分组，以确定数据传输过程中的吞吐量。

执行netperf命令：netperf -H 172.17.109.248 -l 30，输出结果如下：

Size 　Size Size 　Time　 Throughput

bytes bytes bytes　secs. 　10^6bits/sec

87380 16384 16384 　30.19 　94.47

　数据含义：

（1）远端系统（即Server）使用大小为87380字节的socket接收缓冲；

（2）本地系统（即Client）使用大小为16384字节的socket发送缓冲；

（3）向远端系统发送的测试分组大小为16384字节；

（4）测试时间为30秒；

（5）吞吐量的测试结果为94.47Mbits/秒

在默认情况下，netperf发送的测试分组大小为本地系统所使用的socket发送缓冲大小。

在TCP_STREAM方式下，相关的局部参数如下表所示：

参数	说明
-s size	设置本地系统的socket发送与接收缓冲大小
-S size	设置远端系统的socket发送与接收缓冲大小
-m size	设置本地系统发送测试分组的大小
-M size	设置远端系统接收测试分组的大小
-D	对本地与远端系统的socket设置TCP_NODELAY选项

例如，怀疑路由器由于缺乏足够的缓冲区空间，使得转发大的分组时存在问题，我们就可以增加测试分组（-m）的大小，再观察吞吐量的变化。

执行命令： netperf -H 172.17.109.248 -l 30 -- -m 1024，结果如下：

Size 　Size　 Size 　　Time　 Throughput

bytes bytes 　bytes 　secs. 　10^6bits/sec

87380 16384 　1024　　30.18 　94.47

测试分组的大小由上个例子的16384减少到1024字节，而吞吐量却没有变化，说明路由器不存在缓冲区的问题。

2.UDP_STREAM

UDP_STREAM用来测试进行UDP批量传输时的网络性能。需要注意的是，此时测试分组的大小不得大于socket的发送与接收缓冲大小，否则netperf会报出错提示。执行netperf命令：netperf -t UDP_STEAM -H 172.17.109.248 -- -m 1024，输出结果如下：

Size 　Size 　　Time 　　Okay 　Errors 　Throughput

bytes 　bytes 　secs.　　 #　　　 # 　　　10^6bits/sec

120832　 65507 　10.00 　1844 　　0 　　　96.62

671526075 　　　　10.00　 1844　　　　　　96.62

结果中有两行数据：第一行显示的是本地系统的发送统计，这里的吞吐量表示netperf向本地socket发送分组的能力。但是，我们知道，UDP是不可靠的传输协议，发送出去的分组数量不一定等于接收到的分组数量。

第二行是远端系统接收的情况，由于client与server直接连接在一起，而且网络中没有其它的流量，所以本地系统发送过去的分组几乎都被远端系统正确的接收了，远端系统的吞吐量也几乎等于本地系统的发送吞吐量。但是，在实际环境中，一般远端系统的socket缓冲大小不同于本地系统的socket缓冲区大小，而且由于UDP协议的不可靠性，远端系统的接收吞吐量要远远小于发送出去的吞吐量。

（二）测试请求/应答（request/response）网络流量的性能

另一类常见的网络流量类型是应用在client/server结构中的request/response模式。在每次交易（transaction）中，client向server发出小的查询分组，server接收到请求，处理后返回结果数据。

1.TCP_RR

TCP_RR方式的测试对象是多次TCP request和response的交易过程，但是它们发生在同一个TCP连接中，这种模式常常出现在数据库应用中。

执行netperf命令：netperf-t TCP_RR -H172.17.109.248，输出结果如下：

Local /Remote

Socket Size 　Request 　Resp. 　　Elapsed 　　Trans.

Send　 Recv 　Size 　　　Size　 Time 　　　　Rate

bytes Bytes 　bytes 　　　bytes 　secs. 　　　per sec

16384 87380 　1 　　　　　　1 　　10.00 　　　　6834.52

1638487380

输出的结果也是两行组成。第一行显示本地系统的情况，第二行显示的是远端系统的信息。平均交易率（transaction rate）为6834.52次/秒。这里的request和response分组的大小都为1个字节，不具有很大的实际意义。用户可以通过相关的参数来改变request和response分组的大小，TCP_RR方式下的参数如下表所示：

参数	说明
-r req,resp	设置request和reponse分组的大小
-s size	设置本地系统的socket发送与接收缓冲大小
-S size	设置远端系统的socket发送与接收缓冲大小
-D	对本地与远端系统的socket设置TCP_NODELAY选项

执行netperf命令：netperf -t TCP_RR -H 172.17.109.248 -- -r 32,1024，输出结果如下：

Local /Remote

Socket Size Request Resp. Elapsed Trans.

Send Recv Size Size Time Rate

bytes Bytes bytes bytes secs. per sec

16384 87380 32 1024 10.00 2889.35

1638487380

可以看出，由于request/reponse的值增加了，导致交易率明显下降。

2.TCP_CRR

与TCP_RR不同，TCP_CRR为每次交易建立一个新的TCP连接。最典型的应用就是HTTP，每次HTTP交易是在一条单独的TCP连接中进行的。因为需要不停地建立新的TCP连接，并且交易结束后拆除TCP连接，交易率一定会受到很大影响。

执行netperf命令：netperf -t TCP_CRR -H 172.17.109.248，输出结果如下：

Local /Remote

Socket Size Request Resp. Elapsed Trans.

Send Recv Size Size Time Rate

bytes Bytes bytes bytes secs. per sec

16384 87380 1 1　 10.00 2459.87

1638487380

即使是使用一个字节的request/response分组，交易率也明显降低了，只有2459.87次/秒。TCP_CRR使用与TCP_RR相同的局部参数。

3.UDP_RR

UDP_RR方式使用UDP分组进行request/response的交易过程。由于没有TCP连接所带来的负担，所以我们推测交易率一定会有相应的提升。

执行命令：netperf -t UDP_RR -H 172.17.109.248，输出结果如下：

Local /Remote

Socket 　Size 　　Request　 Resp. 　Elapsed 　Trans.

Send 　　Recv 　　Size 　　　　Size 　　Time 　　　Rate

bytes 　　Bytes 　bytes 　　　　bytes 　secs. 　　per sec

120832 　120832 　　1 　　　　　　1　 　10.00 　　7558.55

118784 　118784

结果证实了我们的推测，交易率为7558.55次/秒，高于TCP_RR（6834.52次/秒）的数值。如果出现了相反的结果，即交易率降低了，也不需要担心，这说明在网络中，路由器或其它的网络设备对UDP采用了与TCP不同的缓冲区空间和处理技术。