Linux 性能監測：Network

網絡的監測是全部 Linux 子系統裏面最複雜的，有太多的因素在裏面，好比：延遲、阻塞、衝突、丟包等，更糟的是與 Linux 主機相連的路由器、交換機、無線信號都會影響到總體網絡而且很難判斷是由於 Linux 網絡子系統的問題仍是別的設備的問題，增長了監測和判斷的複雜度。如今咱們使用的全部網卡都稱爲自適應網卡，意思是說能根據網絡上的不一樣網絡設備致使的不一樣網絡速度和工做模式進行自動調整。咱們能夠經過 ethtool 工具來查看網卡的配置和工做模式：

# /sbin/ethtool eth0
Settings for eth0:
	Supported ports: [ TP ]
	Supported link modes:   10baseT/Half 10baseT/Full 
	                        100baseT/Half 100baseT/Full 
	                        1000baseT/Half 1000baseT/Full 
	Supports auto-negotiation: Yes
	Advertised link modes:  10baseT/Half 10baseT/Full 
	                        100baseT/Half 100baseT/Full 
	                        1000baseT/Half 1000baseT/Full 
	Advertised auto-negotiation: Yes
	Speed: 100Mb/s
	Duplex: Full
	Port: Twisted Pair
	PHYAD: 1
	Transceiver: internal
	Auto-negotiation: on
	Supports Wake-on: g
	Wake-on: g
	Current message level: 0x000000ff (255)
	Link detected: yes

上面給出的例子說明網卡有 10baseT，100baseT 和 1000baseT 三種選擇，目前正自適應爲 100baseT（Speed: 100Mb/s）。能夠經過 ethtool 工具強制網卡工做在 1000baseT 下：

 /sbin/ethtool -s eth0 speed 1000 duplex full autoneg off

上面給出的例子說明網卡有 10baseT，100baseT 和 1000baseT 三種選擇，目前正自適應爲 100baseT（Speed: 100Mb/s）。能夠經過 ethtool 工具強制網卡工做在 1000baseT 下：

# /sbin/ethtool -s eth0 speed 1000 duplex full autoneg off

iptraf

兩臺主機之間有網線（或無線）、路由器、交換機等設備，測試兩臺主機之間的網絡性能的一個辦法就是在這兩個系統之間互發數據並統計結果，看看吞吐量、延遲、速率如何。iptraf 就是一個很好的查看本機網絡吞吐量的好工具，支持文字圖形界面，很直觀。下面圖片顯示在 100 mbps 速率的網絡下這個 Linux 系統的發送傳輸率有點慢，Outgoing rates 只有 66 mbps.

# iptraf -d eth0

netperf

netperf 運行在 client/server 模式下，比 iptraf 能更多樣化的測試終端的吞吐量。先在服務器端啓動 netserver：

# netserver 
Starting netserver at port 12865
Starting netserver at hostname 0.0.0.0 port 12865 and family AF_UNSPEC

而後在客戶端測試服務器，執行一次持續10秒的 TCP 測試：

# netperf -H 172.16.38.36 -l 10
TCP STREAM TEST from 0.0.0.0 (0.0.0.0) port 0 AF_INET to 172.16.38.36 (172.16.38.36) port 0 AF_INET
Recv   Send    Send                          
Socket Socket  Message  Elapsed              
Size   Size    Size     Time     Throughput  
bytes  bytes   bytes    secs.    10^6bits/sec  
 
 87380  16384  16384    10.32      93.68

從以上輸出能夠看出，網絡吞吐量在 94mbps 左右，對於 100mbps 的網絡來講這個性能算的上很不錯。上面的測試是在服務器和客戶端位於同一個局域網，而且局域網是有線網的狀況，你也能夠試試不一樣結構、不一樣速率的網絡，好比：網絡之間中間多幾個路由器、客戶端在 wi-fi、××× 等狀況。

netperf 還能夠經過創建一個 TCP 鏈接並順序地發送數據包來測試每秒有多少 TCP 請求和響應。下面的輸出顯示在 TCP requests 使用 2K 大小，responses 使用 32K 的狀況下處理速率爲每秒243：

# netperf -t TCP_RR -H 172.16.38.36 -l 10 -- -r 2048,32768
TCP REQUEST/RESPONSE TEST from 0.0.0.0 (0.0.0.0) port 0 AF_INET to 172.16.38.36 (172.16.38.36) port 0 AF_INET
Local /Remote
Socket Size   Request  Resp.   Elapsed  Trans.
Send   Recv   Size     Size    Time     Rate         
bytes  Bytes  bytes    bytes   secs.    per sec   
 
16384  87380  2048     32768   10.00     243.03   
16384  87380

iperf

iperf 和 netperf 運行方式相似，也是 server/client 模式，先在服務器端啓動 iperf：

# iperf -s -D
------------------------------------------------------------
Server listening on TCP port 5001
TCP window size: 85.3 KByte (default)
------------------------------------------------------------
Running Iperf Server as a daemon
The Iperf daemon process ID : 5695

而後在客戶端對服務器進行測試，客戶端先鏈接到服務器端（172.16.38.36），並在30秒內每隔5秒對服務器和客戶端之間的網絡進行一次帶寬測試和採樣：

# iperf -c 172.16.38.36 -t 30 -i 5
------------------------------------------------------------
Client connecting to 172.16.38.36, TCP port 5001
TCP window size: 16.0 KByte (default)
------------------------------------------------------------
[  3] local 172.16.39.100 port 49515 connected with 172.16.38.36 port 5001
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0- 5.0 sec  58.8 MBytes  98.6 Mbits/sec
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  5.0-10.0 sec  55.0 MBytes  92.3 Mbits/sec
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3] 10.0-15.0 sec  55.1 MBytes  92.4 Mbits/sec
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3] 15.0-20.0 sec  55.9 MBytes  93.8 Mbits/sec
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3] 20.0-25.0 sec  55.4 MBytes  92.9 Mbits/sec
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3] 25.0-30.0 sec  55.3 MBytes  92.8 Mbits/sec
[ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
[  3]  0.0-30.0 sec    335 MBytes  93.7 Mbits/sec

tcpdump 和 tcptrace

tcmdump 和 tcptrace 提供了一種更細緻的分析方法，先用 tcpdump 按要求捕獲數據包把結果輸出到某一文件，而後再用 tcptrace 分析其文件格式。這個工具組合能夠提供一些難以用其餘工具發現的信息：

# /usr/sbin/tcpdump -w network.dmp
tcpdump: listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 96 bytes
511942 packets captured
511942 packets received by filter
0 packets dropped by kernel
 
# tcptrace network.dmp 
1 arg remaining, starting with 'network.dmp'
Ostermann's tcptrace -- version 6.6.7 -- Thu Nov  4, 2004
 
511677 packets seen, 511487 TCP packets traced
elapsed wallclock time: 0:00:00.510291, 1002714 pkts/sec analyzed
trace file elapsed time: 0:02:35.836372
TCP connection info:
  1: zaber:54581 - boulder:111 (a2b)                   6>    5<  (complete)
  2: zaber:833 - boulder:32774 (c2d)                   6>    5<  (complete)
  3: zaber:pcanywherestat - 172.16.39.5:53086 (e2f)    2>    3<
  4: zaber:716 - boulder:2049 (g2h)                  347>  257<
  5: 172.16.39.100:58029 - zaber:12865 (i2j)           7>    5<  (complete)
  6: 172.16.39.100:47592 - zaber:36814 (k2l)        255380> 255378<  (reset)
  7: breakpoint:45510 - zaber:7012 (m2n)               9>    5<  (complete)
  8: zaber:35813 - boulder:111 (o2p)                   6>    5<  (complete)
  9: zaber:837 - boulder:32774 (q2r)                   6>    5<  (complete)
 10: breakpoint:45511 - zaber:7012 (s2t)               9>    5<  (complete)
 11: zaber:59362 - boulder:111 (u2v)                   6>    5<  (complete)
 12: zaber:841 - boulder:32774 (w2x)                   6>    5<  (complete)
 13: breakpoint:45512 - zaber:7012 (y2z)               9>    5<  (complete)

tcptrace 功能很強大，還能夠經過過濾和布爾表達式來找出有問題的鏈接，好比，找出轉播大於100 segments 的鏈接：

# tcptrace -f'rexmit_segs>100' network.dmp

若是發現鏈接 ＃10 有問題，能夠查看關於這個鏈接的其餘信息：

# tcptrace -o10 network.dmp

下面的命令使用 tcptrace 的 slice 模式，程序自動在當前目錄建立了一個 slice.dat 文件，這個文件包含了每隔15秒的轉播信息:

 tcptrace -xslice network.dmp
 
# cat slice.dat 
date                segs    bytes  rexsegs rexbytes      new   active
--------------- -------- -------- -------- -------- -------- --------
16:58:50.244708    85055  4513418        0        0        6        6
16:59:05.244708   110921  5882896        0        0        0        2
16:59:20.244708   126107  6697827        0        0        1        3
16:59:35.244708   151719  8043597        0        0        0        2
16:59:50.244708    37296  1980557        0        0        0        3
17:00:05.244708       67     8828        0        0        2        3
17:00:20.244708      149    22053        0        0        1        2
17:00:35.244708       30     4080        0        0        0        1
17:00:50.244708       39     5688        0        0        0        1
17:01:05.244708       67     8828        0        0        2        3
17:01:11.081080       37     4121        0        0        1        3