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以太网性能测试

本章旨在指导如何使用 iperf3 工具进行以太网性能测试。可以查阅 iperf3 了解该命令的详细使用说明。

以太网性能测试的关注点：

  1. 带宽和吞吐量： 测试以太网的实际可用带宽，以确定以太网在高负载情况下的性能表现。
  2. 延迟： 评估数据在以太网上传输时的延迟，特别是在高负载条件下，延迟的增加可能会对实时应用产生负面影响。
  3. 丢包率： 测试以太网中数据包的丢失率，以确定以太网的稳定性。丢包率过高会影响数据传输的完整性。

测试原理​

以太网性能测试依赖于客户端和服务器之间的数据传输操作。具体原理如下：

  1. 服务器端： 使用 iperf3 监听指定端口，等待客户端连接。服务器通过记录接收的数据量和时间间隔，计算实际带宽和吞吐量。
  2. 客户端： 客户端主动连接服务器，并以指定的速率和间隔发送数据包，模拟网络流量负载。
  3. 统计信息： 测试过程中，iperf3 会记录关键数据，包括带宽、延迟、丢包率、重传次数等，帮助分析网络性能。

准备工作​

Ethernet_usage_diagram.png

  1. 选择连接方式： 开发板- 电脑直连或者开发板 - 开发板 直连。
  2. 确定服务器和客户端： 开发板做客户端和服务端都可以，对端设备可以是个人电脑（PC），也可以是另一块开发板。
  3. 确定网段： 配置为相同网段的 IP 地址。

注意： 本章节内测试的配置仅供参考，用户需根据其实际硬件情况调整测试配置。

示例配置​

在本测试中配置如下：

  • 连接方式 ： 开发板- 电脑直连。
  • 服务器（PC）： IP 地址为 192.168.1.195
  • 客户端（开发板）： IP 地址为 192.168.1.10

执行命令测试 PC 和开发板的以太网连通性：

ping -I eth0 192.168.1.195

执行结果：

PING 192.168.1.195 (192.168.1.195) from 192.168.1.10 eth0: 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.1.195: icmp_seq=1 ttl=128 time=1.54 ms
64 bytes from 192.168.1.195: icmp_seq=2 ttl=128 time=1.28 ms
64 bytes from 192.168.1.195: icmp_seq=3 ttl=128 time=1.57 ms
64 bytes from 192.168.1.195: icmp_seq=4 ttl=128 time=1.40 ms

测试方法​

步骤一：启动服务器​

在 PC 上使用 iperf3 启动服务器。首先，前往iperf 官网 下载 iperf3 安装包并完成安装。

在 Windows 系统上，通过命令提示窗口（cmd）执行命令：

iperf3 -s -p 5002

启动日志：

-----------------------------------------------------------
Server listening on 5002
-----------------------------------------------------------

客户端连接成功后的日志：

PING 192.168.1.195 (192.168.1.195) from 192.168.1.10 eth0: 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.1.195: icmp_seq=1 ttl=128 time=0.439 ms
64 bytes from 192.168.1.195: icmp_seq=2 ttl=128 time=0.532 ms
64 bytes from 192.168.1.195: icmp_seq=3 ttl=128 time=0.554 ms
64 bytes from 192.168.1.195: icmp_seq=4 ttl=128 time=0.596 ms

步骤二：启动客户端​

在板端启动 iperf3 客户端，指定要连接的 Server 端的 IP 地址和端口号，然后启动测试。

执行命令：

iperf3 -c 192.168.1.195 -i 1 -t 600 -p 5002

命令参数说明：

  • -c : 指定服务器的 IP 地址。
  • -i : 数据打印间隔时间（单位：秒）。
  • -t : 测试总运行时间（单位：秒）。
  • -p : 指定服务器监听的端口号。

执行日志：

Connecting to host 192.168.1.195, port 5002
[  5] local 192.168.1.10 port 40564 connected to 192.168.1.195 port 5002
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate         Retr  Cwnd
[  5]   0.00-1.00   sec   115 MBytes   965 Mbits/sec    0    381 KBytes
[  5]   1.00-2.00   sec   113 MBytes   947 Mbits/sec    0    402 KBytes
[  5]   2.00-3.00   sec   113 MBytes   949 Mbits/sec    0    402 KBytes
[  5]   3.00-4.00   sec   113 MBytes   950 Mbits/sec    0    402 KBytes
[  5]   4.00-5.00   sec   113 MBytes   949 Mbits/sec    0    402 KBytes
[  5]   5.00-6.00   sec   114 MBytes   956 Mbits/sec    0    425 KBytes
[  5]   6.00-7.00   sec   113 MBytes   947 Mbits/sec    0    492 KBytes
[  5]   7.00-8.00   sec   114 MBytes   954 Mbits/sec    0    492 KBytes

测试标准​

测试结果​

请查阅 iperf3- 测试结果分析 了解输出信息各字段含义。

为获得理想的性能测试结果，请确保以下条件：

  • 客户端与服务器通过高质量网线直连。
  • 客户端和服务器协商得到 1000M 的速率；
  • 测试时，客户端和服务器无其他高负载任务运行。

目前我们测试出来的性能指标数据如下（仅供参考）：

接收带宽：949Mbits/sec

发送带宽：950Mbits/sec

常见问题​

1. 为什么 iperf3 客户端无法连接到服务器？​

  • 原因分析：

    1. 客户端和服务器未在同一网段，或 IP 地址配置错误。
    2. 防火墙阻止了 iperf3 使用的端口。
    3. 服务器未正确启动或未监听指定端口。

  • 解决方法：

    1. 确保客户端和服务器的 IP 地址处于同一网段，且能通过 ping 命令相互通信。
    2. 检查防火墙设置，允许 iperf3 使用的端口通信（例如，5002）。
    3. 确保服务器端已正确执行 iperf3 -s 命令并在监听。

2. 为什么测试带宽低于预期值？​

  • 原因分析：

    1. 网络硬件如网卡不支持千兆速率，或未协商到千兆速率。
    2. 客户端或服务器运行了其他高负载任务，影响了性能。

  • 解决方法：

    1. 检查设备硬件支持千兆以太网，必要时强制网卡协商为千兆速率。
    2. 测试前，关闭客户端和服务器上可能占用网络或系统资源的其他任务。

3. 为什么测试过程中出现高丢包率？​

  • 原因分析：

    1. 测试网络环境存在干扰，或网线质量较差。
    2. 测试设备的网络配置（如缓冲区大小）不符合要求。

  • 解决方法：

    1. 使用高质量网线，并确保连接稳固无干扰。
    2. 调整网络配置，例如增大 TCP 缓冲区：
    sysctl net.core.rmem_max #查看接收缓冲区（rmem_max）的最大值
    sysctl net.core.wmem_max #查看发送缓冲区（wmem_max）的最大值
    sysctl -w net.core.rmem_max=2500000 #设置接收缓冲区（rmem_max）的最大值为 2,500,000 字节
    sysctl -w net.core.wmem_max=2500000 #设置发送缓冲区（wmem_max）的最大值为 2,500,000 字节

4. 如何解决 iperf3 运行时显示“Address already in use”错误？​

  • 原因分析： 此错误通常是因为服务器端口已经被占用，可能是另一个 iperf3 实例未关闭。

  • 解决方法：

    1. 确保服务器端未运行其他 iperf3 实例，或使用不同端口启动。 
      iperf3 -s -p <新端口号>
    2. 检查并结束占用端口的进程： 
      netstat -tuln | grep 5002
      kill <进程 ID>

提示： 若以上方法未能解决问题，请参考 iperf3 官方文档 或相关技术论坛，获取更多支持。

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