一文掌握 Linux 性能分析之网络篇（续）

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这是 Linux 性能分析系列的第五篇，前四篇在这里：

一文掌握 Linux 性能分析之 CPU 篇

一文掌握 Linux 性能分析之内存篇

一文掌握 Linux 性能分析之 IO 篇

一文掌握 Linux 性能分析之网络篇

在上篇网络篇中，我们已经介绍了几个 Linux 网络方向的性能分析工具，本文再补充几个。总结下来，余下的工具包括但不限于以下几个：

sar：统计信息历史
traceroute：测试网络路由
dtrace：TCP/IP 栈跟踪
iperf / netperf / netserver：网络性能测试工具
perf 性能分析神器

由于篇幅有限，本文会先介绍前面两个，其他工具留作后面介绍，大家可以持续关注。

sar

sar 是一个系统历史数据统计工具。统计的信息非常全，包括 CPU、内存、磁盘 I/O、网络、进程、系统调用等等信息，是一个集大成的工具，非常强大。在 Linux 系统上 sar --help 一下，可以看到它的完整用法。

-A：所有报告的总和
-u：输出 CPU 使用情况的统计信息
-v：输出 inode、文件和其他内核表的统计信息
-d：输出每一个块设备的活动信息
-r：输出内存和交换空间的统计信息
-b：显示 I/O和传送速率的统计信息
-a：文件读写情况
-c：输出进程统计信息，每秒创建的进程数
-R：输出内存页面的统计信息
-y：终端设备活动情况
-w：输出系统交换活动信息
-n：输出网络设备统计信息

在平时使用中，我们常常用来分析网络状况，其他几项的通常有更好的工具来分析。所以，本文会重点介绍 sar 在网络方面的分析手法。

Linux 系统用以下几个选项提供网络统计信息：

-n DEV：网络接口统计信息。
-n EDEV：网络接口错误。
-n IP：IP 数据报统计信息。
-n EIP：IP 错误统计信息。
-n TCP：TCP 统计信息。
-n ETCP：TCP 错误统计信息。
-n SOCK：套接字使用。

我们来看几个示例：

（1）每秒打印 TCP 的统计信息。

sar -n TCP 1

几个参数了解一下：

active/s：新的 TCP 主动连接（也就是 socket 中的 connect() 事件），单位是：连接数/s。
passive/s：新的 TCP 被动连接（也就是 socket 中的 listen() 事件）。
iseg/s：接收的段（传输层以段为传输单位），单位是：段/s
oseg/s：发送的段。

通过这几个参数，我们基本可以知道当前系统 TCP 连接的负载情况。

（2）每秒打印感兴趣的网卡的统计信息

sar -n DEV 1 | awk 'NR == 3 || $3 == "eth0"'

几个参数了解一下：

rxpck/s / txpck/s：网卡接收/发送的数据包，单位是：数据包/s。
rxkB/s / txkB/s：网卡接收/发送的千字节，单位是：千字节/s。
rxcmp/s / txcmp/s：网卡每秒接受/发送的压缩数据包，单位是：数据包/s。
rxmcst/s：每秒接收的多播数据包，单位是：数据包/s。
%ifutil：网络接口的利用率。

这几个参数对于分析网卡接收和发送的网络吞吐量很有帮助。

（3）错误包和丢包情况分析

sar -n EDEV 1

几个参数了解一下：

rxerr/s / txerr/s：每秒钟接收/发送的坏数据包
coll/s：每秒冲突数
rxdrop/s：因为缓冲充满，每秒钟丢弃的已接收数据包数
txdrop/s：因为缓冲充满，每秒钟丢弃的已发送数据包数
txcarr/s：发送数据包时，每秒载波错误数
rxfram/s：每秒接收数据包的帧对齐错误数
rxfifo/s / txfifo/s：接收/发送的数据包每秒 FIFO 过速的错误数

当发现接口传输数据包有问题时，查看以上参数能够让我们快速判断具体是出的什么问题。

OK，这个工具就介绍到这里，以上只是抛砖引玉，更多技巧还需要大家动手去探索，只有动手，才能融会贯通。

traceroute

traceroute 也是一个排查网络问题的好工具，它能显示数据包到达目标主机所经过的路径（路由器或网关的 IP 地址）。如果发现网络不通，我们可以通过这个命令来进一步判断是主机的问题还是网关的问题。

它通过向源主机和目标主机之间的设备发送一系列的探测数据包（UDP 或者 ICMP）来发现设备的存在，实现上利用了递增每一个包的 TTL 时间，来探测最终的目标主机。比如开始 TTL = 1，当到达第一个网关设备的时候，TTL - 1，TTL = 0 导致网关响应一个 ICMP 超时报文，这样，如果没有防火墙拦截的话，源主机就知道网关设备的地址。以此类推，逐步增加 TTL 时间，就可以探测到目标主机之间所经过的路径。

为了防止发送和响应过程出现问题导致丢包，traceroute 默认会发送 3 个探测包，我们可以用 -q x 来改变探测的数量。如果中间设备设置了防火墙限制，会导致源主机收不到响应包，就会显示 * 号。如下是 traceroute baidu 的结果：

每一行默认会显示设备名称（IP 地址）和对应的响应时间。发送多少个探测包，就显示多少个。如果只想显示 IP 地址可以用 -n 参数，这个参数可以避免 DNS 域名解析，加快响应时间。

和这个工具类似的还有一个工具叫 pathchar，但平时用的不多，我就不介绍了。

以上就是两个工具的简单介绍，工具虽然简单，但只要能解决问题，就是好工具。当然，性能分析不仅仅依靠工具就能解决的，更多需要我们多思考、多动手、多总结，逐步培养自己的系统能力，才能融会贯通。

参考：

iperf3

netperf netserver

https://www.jianshu.com/p/42e0fa6bf79c

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