高时延带宽的网络环境下使用Iperf测试网络性能

先梳理两个概念：

什么是高时延带宽乘积的网络环境(带宽(Byte/s)*时延>64k字节)：

1）卫星传输(时延550ms)，带宽1Mbps以上。(1024*1024)/8 *0.6=72090字节。

2）跨国internet访问或国际电路(时延200ms)，带宽超过2.6Mbps以上。

3）千兆网络已经很流行了，时延>=1ms,都算。更不要说万兆网络

 

TCP滑动窗口如何进行流量控制及64K概念。

TCP是一种可靠的面向连接的协议，TCP滑动窗口两作用：提供可靠性，流量控制。这里我们关心的是流量控制。tcp滑动窗口控制在收到确认包前能够最大发送多少字节的TCP数据包，如果收到了将再发送下一组数据。在TCP包头里描述TCP滑动窗口占了16位，刚好是65535也就是64K。默认最大允许发送64K字节的数据包就必须有回应包，否则就等。

 

 

在高时延带宽的网络环境下，会有什么问题，如何解决？

TCP这样的特点就导致，虽然带宽富裕，但是单个TCP线程不能把带宽占满。

解决办法：TCP包头里最后一部分是选项字段，当kind=3时，用来给出TCP窗口扩大因子。当新建立TCP连接时，会查找这个选项参数，如果设置了TCP窗口因子(取值范围0~14)，就可以突破默认TCP窗口限制，使其支持更大的窗口.相当于2的(16+扩展值)次方，最大2的30次方。

这样在高带宽时延的网络环境下，单TCP会话对带宽利用率将明显改善。

 

测试环境A端103.38.X.X 主机

                  B端103.16.X.X主机

两主机之间的带宽大于100M，时延200ms左右

 

UDP 100M测试：达到预期结果

服务端iperf-u -s

客户端iperf -c 103.16.X.X -b 100M -i 5 -t 60

 

 

TCP单线程测试：默认64K窗口,只能达到 2.5Mbps

服务端iperf-s

客户端iperf -c 103.16.X.X -i 5 -t 60

 

TCP单线程测试：默认2M窗口,可达到 70Mbps

服务端iperf-s -w 2M

客户端iperf -c 103.16.X.X -w 2M -i 5 -t 60

 

 

利用TCP扩大因子，不光系统要支持，应用软件也要给力。

linux 2.6.9以上内核, windows vista/2008以上默认支持，只需要关心应用软件即可。

 

早期版本系统优化：

linux

echo 'net.ipv4.tcp_window_scaling = 1'>>/etc/sysctl.conf

sysctl -p

 

windows XP/2003优化

打开注册表，进入如下位置

添加键值

 

实例

带宽测试通常采用UDP模式，因为能测出极限带宽、时延抖动、丢包率。在进行测试时，首先以链路理论带宽作为数据发送速率进行测试，例如，从客户端到服务器之间的链路的理论带宽为100Mbps，先用-b 100M进行测试，然后根据测试结果（包括实际带宽，时延抖动和丢包率），再以实际带宽作为数据发送速率进行测试，会发现时延抖动和丢包率比第一次好很多，重复测试几次，就能得出稳定的实际带宽。

UDP模式

服务器端：

iperf -u -s

客户端：

iperf -u -c 192.168.1.1 -b 100M -t 60

在udp模式下，以100Mbps为数据发送速率，客户端到服务器192.168.1.1上传带宽测试，测试时间为60秒。

iperf -u -c 192.168.1.1 -b 5M -P 30 -t 60

客户端同时向服务器端发起30个连接线程，以5Mbps为数据发送速率。

iperf -u -c 192.168.1.1 -b 100M -d -t 60

以100M为数据发送速率，进行上下行带宽测试。

TCP模式

服务器端：

iperf -s

客户端：

iperf -c 192.168.1.1 -t 60

在tcp模式下，客户端到服务器192.168.1.1上传带宽测试，测试时间为60秒。

iperf -c 192.168.1.1  -P 30 -t 60

客户端同时向服务器端发起30个连接线程。

iperf -c 192.168.1.1  -d -t 60

进行上下行带宽测试。