# 網絡基本功（十五）：細說網絡性能監測與實例（上） **轉載請在文首保留原文出處：EMC中文支持論壇**[https://community.emc.com/go/chinese](https://community.emc.com/go/chinese) [](https://community.emc.com/servlet/JiveServlet/showImage/2-850742-101463/image001.gif) ## 介紹 網絡路徑性能檢測主要包括三方面的內容：**帶寬測量**能夠獲知網絡的硬件特性，如網絡的最大容量，**吞吐量測量**能夠獲得網絡實際可提供的最大容量，**數據流測量**能夠了解真實占用的網絡容量。 本文介紹在評估網絡性能是否合理時，需要收集的數據及收集方式。涉及工具包括：**ping, pathchar, bing, ttcp, netperf, iperf, netstat。** ## 更多信息 **帶寬測量:** **ping** ping這一工具返回的時間，雖然通常被描述為傳輸延時，實際上是發送，傳輸，隊列延時之和。[上一節](https://community.emc.com/message/848168#848168)中，我們通過ping來粗略計算帶寬。這一過程可通過如下方式改進：首先計算鏈路近端的路徑行為，然后計算遠端路徑，然后用兩者差異來估算鏈路帶寬。 [](https://community.emc.com/servlet/JiveServlet/showImage/2-850742-101464/image002.png) 這一過程需要四次使用ping。首先，用兩個不同大小報文ping近端鏈路。減掉傳輸大報文中額外數據的傳輸時間以外，時間差可估算傳輸以及隊列延時。接下來，用同樣兩個報文ping遠端鏈路。再次用大報文和小報文的時間差來估算開銷。最后，用兩次差值的差值就是在最后一段鏈路中傳輸額外數據的時間值。這是一個往返時間，除以2就是額外數據在單向鏈路傳輸所用時間。帶寬則是額外數據總量除以單向傳輸時間。 下表是第二跳和第三跳的時間值，報文大小為100和1100字節。 [](https://community.emc.com/servlet/JiveServlet/showImage/2-850742-101465/image003.png) 下表顯示了帶寬計算結果，用time difference除以2，用8000bit除以這個值，再乘1000（毫秒轉換為秒）。結果是bps轉換為Mbps。 [](https://community.emc.com/servlet/JiveServlet/showImage/2-850742-101466/image004.png) **pathchar** 將上述過程自動話完成的一個工具是pathchar。pathchar在路徑的一端即能檢測各鏈路的帶寬。方法與之前描述的ping相類似，但是pathchar使用各種大小不一的報文。如下例所示： ``` bsd1# pathchar 165.166.0.2 pathchar to 165.166.0.2 (165.166.0.2) mtu limited to 1500 bytes at local host doing 32 probes at each of 45 sizes (64 to 1500 by 32) 0 205.153.60.247 (205.153.60.247) |?? 4.3 Mb/s,?? 1.55 ms (5.88 ms) 1 cisco (205.153.60.2) |?? 1.5 Mb/s,?? -144 us (13.5 ms) 2 165.166.36.17 (165.166.36.17) |??? 10 Mb/s,?? 242 us (15.2 ms) 3 e0.r01.ia-gnwd.Infoave.Net (165.166.36.33) |?? 1.2 Mb/s,?? 3.86 ms (32.7 ms) 4 165.166.125.165 (165.166.125.165) |?? ?? b/s,?? 2.56 ms (37.7 ms) 5 165.166.125.106 (165.166.125.106) |??? 45 Mb/s,?? 1.85 ms (41.6 ms),? +q 3.20 ms (18.1 KB) *4 6 atm1-0-5.r01.ncchrl.infoave.net (165.166.126.1) |??? 17 Mb/s,?? 0.94 ms (44.3 ms),? +q 5.83 ms (12.1 KB) *2 7 h10-1-0.r01.ia-chrl.infoave.net (165.166.125.33) |?? ?? b/s,?? 89 us (44.3 ms),? 1% dropped 8 dns1.InfoAve.Net (165.166.0.2) 8 hops, rtt 21.9 ms (44.3 ms), bottleneck 1.2 Mb/s, pipe 10372 bytes ``` pathchar的運行過程中，首先顯示的信息描述探測如何進行。從第三行輸出開始，可看到pathchar使用從64到1500字節的45中不同大小報文。對于每一跳使用32種不同報文組合進行測試。因此，共8跳生成了11，520個測試報文加上相應回復信息。 顯示中給出了帶寬和延時。pathchar也包括了隊列延時信息（如本例中5和6）。如上述信息，pathchar并不總是能成功估算出帶寬（如鏈路4和7）或是延時（如鏈路1）。 在pathchar運行過程中，每發送一個報文就啟動一次倒計時：顯示內容如下所示： ``` 1:? 31?? 288?? 0?????? 3 ``` 1指示跳數并且隨著路徑上后續跳數而增加。下一個數字是倒計時值，給出這一鏈路剩余的探測組數。第三個值是當前發送報文大小。第二個和第三個值改變都非常迅速。倒數第二個值是目前為止丟棄報文數，最后一個是該鏈路的平均往返時間。 當一條的探測完成時，這一行內容被帶寬，傳輸延時，往返時間所取代。pathchar使用觀測到的最小延時來改進帶寬估算值。 **bing** pathchar的一個替代工具是bing。pathchar估算的是一條路徑上各鏈路的帶寬，而bing用來測量點到點的帶寬。通常，如果你不知道路徑上的各條鏈路，需要首先執行traceroute命令。之后可以運行bing來指定鏈路的近端和遠端。下例顯示了第三跳的帶寬： ``` bsd1# bing -e10 -c1 205.153.60.2 165.166.36.17 BING??? 205.153.60.2 (205.153.60.2) and 165.166.36.17 (165.166.36.17) ??????? 44 and 108 data bytes 1024 bits in 0.835ms: 1226347bps, 0.000815ms per bit 1024 bits in 0.671ms: 1526080bps, 0.000655ms per bit 1024 bits in 0.664ms: 1542169bps, 0.000648ms per bit 1024 bits in 0.658ms: 1556231bps, 0.000643ms per bit 1024 bits in 0.627ms: 1633174bps, 0.000612ms per bit 1024 bits in 0.682ms: 1501466bps, 0.000666ms per bit 1024 bits in 0.685ms: 1494891bps, 0.000669ms per bit 1024 bits in 0.605ms: 1692562bps, 0.000591ms per bit 1024 bits in 0.618ms: 1656958bps, 0.000604ms per bit --- 205.153.60.2 statistics --- bytes?? out??? in?? dup? loss?? rtt (ms): min?????? avg?????? max ?? 44??? 10??? 10????????? 0%?????????? 3.385???? 3.421???? 3.551 ? 108??? 10??? 10????????? 0%?????????? 3.638???? 3.684???? 3.762 --- 165.166.36.17 statistics --- bytes?? out??? in?? dup? loss?? rtt (ms): min?????? avg?????? max ?? 44??? 10??? 10????????? 0%?????????? 3.926???? 3.986???? 4.050 ? 108??? 10??? 10????????? 0%?????????? 4.797???? 4.918???? 4.986 --- estimated link characteristics --- estimated throughput 1656958bps minimum delay per packet 0.116ms (192 bits) average statistics (experimental) : packet loss: small 0%, big 0%, total 0% average throughput 1528358bps average delay per packet 0.140ms (232 bits) weighted average throughput 1528358bps resetting after 10 samples. ``` 輸出從地址和報文大小信息開始，之后是探測pair。接下來，返回往返時間和丟失數據。最后，返回一些吞吐量的估測值。 **吞吐量測量:** 吞吐量不夠的原因不僅在于硬件不足，還有可能是網絡設計架構的問題。例如，廣播域設置得太大，則即使硬件夠磅也會造成問題。解決方案是重構網絡，在**充分理解數據流模式**后，將這類域隔離開或是分段。 吞吐量通常是測量大塊數據傳輸延時來完成的。通常需要在鏈路各端運行軟件。一般這類軟件運行在應用層，所以它不僅測量網絡也測量了軟硬件。 一個比較簡單粗放的方式是用FTP。用FTP來傳輸一份文件并且看一下它report的數據。需要將結果轉換成比特率，例如，這是文件傳輸的最后一行： ``` 1294522 bytes received in 1.44 secs (8.8e+02 Kbytes/sec) ``` 將1,294,522字節乘8轉換成bit之后再除以時間，1.44秒。 結果為7,191,789 bps。 這種方法的不足在于磁盤訪問時間可能對結果造成影響。如果需要提高精度則需要使用一些工具。 **ttcp** 運行這一程序首先需要在遠端設備運行server，通常用-r和-s選項。之后運行client，用-t和-s選項，以及主機名或地址。數據從client端發送至server端，測量性能之后，在各端返回結果，之后終止client端和server端。例如，server端如下所示： ``` bsd2# ttcp -r -s ttcp-r: buflen=8192, nbuf=2048, align=16384/0, port=5001? tcp ttcp-r: socket ttcp-r: accept from 205.153.60.247 ttcp-r: 16777216 bytes in 18.35 real seconds = 892.71 KB/sec +++ ttcp-r: 11483 I/O calls, msec/call = 1.64, calls/sec = 625.67 ttcp-r: 0.0user 0.9sys 0:18real 5% 15i+291d 176maxrss 0+2pf 11478+28csw client端如下所示： bsd1# ttcp -t -s 205.153.63.239 ttcp-t: buflen=8192, nbuf=2048, align=16384/0, port=5001? tcp? -> 205.153.63.239 ttcp-t: socket ttcp-t: connect ttcp-t: 16777216 bytes in 18.34 real seconds = 893.26 KB/sec +++ ttcp-t: 2048 I/O calls, msec/call = 9.17, calls/sec = 111.66 ttcp-t: 0.0user 0.5sys 0:18real 2% 16i+305d 176maxrss 0+2pf 3397+7csw ``` 該程序報告中顯示了信息傳輸總量，標識了連接的建立，并且給出了結果，包括raw data，throughput，I/O call信息，執行時間。最有用的信息應該是transfer rate，892.71 KB/sec (or 893.26 KB/sec)。 這一數據反映了數據的傳輸速率，而不是鏈路的容量。將這一數據轉化成帶寬可能是有問題的，因為實際上傳輸了比這一值更多的比特數。這一程序顯示18.35秒傳送了16,777,216字節，但是這僅僅是數據。以太網報文封裝還包括TCP，IP，以太網報文頭，估算容量時，需要把這些值加上去。 吞吐量低通常意味著擁塞，但也并不總是如此。吞吐量也會取決于配置問題，如連接的TCP窗口大小。如果窗口大小不足，會嚴重影響到性能。 （未完待續） ## 參考 Network Troubleshooting Tools