výukový program iperf3: Měření výkonu sítě v systémech Linux a Windows

iperf3 je nástroj příkazového řádku pro měření šířky pásma sítě, jitteru a ztráty paketů mezi dvěma počítači. Používá model klient-server: jeden počítač naslouchá, druhý odesílá provoz a vy získáte přesná čísla o propustnosti. Tato příručka se zabývá instalací, základními a pokročilými testy a tím, jak vyladit systém pro přesné výsledky na vysokorychlostních linkách.

Instalace iperf3

Debian / Ubuntu

sudo apt update
sudo apt install iperf3

Instalaci potvrďte příkazem iperf3 --version. Nainstalujte jej na server i klientské počítače.

Fedora / CentOS / Rocky / Alma

V systému Fedora 22+ nebo CentOS 8+, Rocky nebo AlmaLinux:

sudo dnf install iperf3

V systému CentOS 7 použijte místo toho yum. Pokud balíček nenajdete, povolte nejprve repozitář EPEL:

sudo yum install epel-release
sudo yum install iperf3

Pokud máte aktivní bránu firewall, otevřete port 5201:

sudo firewall-cmd --add-port=5201/tcp --permanent
sudo firewall-cmd --reload

Windows

Stáhněte si samostatný spustitelný soubor z webu iperf.fr nebo z repozitáře ar51an/iperf3-win-builds GitHub. Rozbalte jej do složky, například C:\iperf3, a poté jej ověřte:

cd C:\iperf3
iperf3.exe -v

Chcete-li spustit iperf3 z libovolného adresáře, přidejte složku do systémové cesty PATH prostřednictvím Vlastnosti systému > Upřesnit > Proměnné prostředí. Budete také muset vytvořit pravidlo příchozí brány firewall povolující protokol TCP na portu 5201 v bráně Windows Defender Firewall.

Nastavení serveru

Spusťte server pomocí:

iperf3 -s

Ten ve výchozím nastavení naslouchá na portu TCP 5201. Chcete-li jej spustit na pozadí s přihlašováním:

iperf3 -s -D --logfile /var/log/iperf3.log

Ověřte, zda je spuštěn, pomocí příkazu ss -tulpn | grep 5201.

Pokud je port 5201 ve vaší síti blokován, použijte parametr -p a vyberte jiný port. Chcete-li se vázat na konkrétní rozhraní, použijte -B:

iperf3 -s -B 192.168.1.10

Pro jednorázové testy iperf3 -s -1 zpracuje jedno klientské připojení a poté skončí. Na linkách s velkou šířkou pásma (40 Gb/s a více) spusťte více instancí serveru na různých portech, abyste obešli limity pro jednovláknový procesor.

Ujistěte se, že brána firewall povoluje provoz na zvoleném portu. V Ubuntu/Debianu s UFW:

sudo ufw allow 5201/tcp
sudo ufw allow 5201/udp   # if testing UDP

Provádění klientských testů

Základní test TCP

iperf3 -c 192.168.1.10

Tento test měří šířku pásma pro odesílání dat přes protokol TCP po dobu 10 sekund. Délku trvání prodloužíte příkazem -t:

iperf3 -c 192.168.1.10 -t 30

Na linkách o rychlosti 10 Gb/s nebo 25 Gb/s jeden stream TCP často dosahuje maximálních rychlostí 3-5 Gb/s kvůli limitům jednojádrového procesoru. Pro nasycení linky použijte paralelní proudy:

iperf3 -c 192.168.1.10 -P 8

Čtení výsledků

Každý řádek intervalu zobrazuje přenos (odeslaná data) a datový tok (propustnost). U protokolu TCP sledujte také:

• Retr (opakované přenosy). Vysoká čísla znamenají ztrátu paketů nebo přetížení.
• Cwnd (okno zahlcení). Pokud je nízké nebo zaseknuté, limity velikosti vyrovnávací paměti nebo okna omezují propustnost.

Na čisté lince o rychlosti 1 Gb/s očekávejte rychlost kolem 940 Mb/s po odečtení režie protokolu. Test končí souhrnnými řádky odesílatele a příjemce. Ve stabilní síti by se měly přesně shodovat.

U testů UDP( příznak-u) výstup přidává jitter (odchylka příchodu paketů) a ztracené/celkové datagramy. Jitter pod 1 ms a 0 % ztrát je ideální pro provoz v reálném čase, jako je VoIP.

Užitečné příznaky

Pokročilé testy

Obousměrné testování

Příznak --bidir (iperf3 3.7+) testuje odesílání a stahování současně:

iperf3 -c 192.168.1.10 --bidir

Obě spojení vycházejí z klienta, takže to funguje přes NAT bez otevírání dalších portů. Pokud jsou výsledky obousměrných testů mnohem nižší než výsledky jednosměrných testů, může mít váš směrovač nebo kabelový modem problémy s plně duplexním provozem.

Obrácený režim

Příznak -R obrací tok dat tak, že server odesílá a klient přijímá. Tím se měří rychlost stahování bez výměny rolí:

iperf3 -c 192.168.1.10 -t 30 -i 5 -R

Velké rozdíly mezi výsledky v přímém a zpětném režimu ukazují na asymetrické cesty, přetížení nebo chybnou konfiguraci vyrovnávací paměti.

Testování UDP

Testy UDP odhalí jitter a ztrátu paketů, které TCP skrývá za retransmisemi. Vždy nastavte cílovou šířku pásma pomocí parametru -b, protože výchozí hodnota iperf3 pro UDP je 1 Mb/s:

iperf3 -c 192.168.1.10 -u -b 1G

Pro simulaci provozu VoIP (100 hovorů, 200bajtové pakety):

iperf3 -c 192.168.1.10 -u -b 8M -l 200

Srovnávací testy kvality: jitter pod 5 ms je pro VoIP dobrý, nad 30 ms způsobuje slyšitelné problémy. Ztráta paketů nad 0,1 % znatelně zhoršuje kvalitu médií v reálném čase.

Ladění a řešení problémů

Běžné problémy

Získáváte na gigabitové lince pouze 100 Mb/s? Zkontrolujte rychlost fyzického rozhraní pomocí ethtool eth0. Automatické vyjednávání někdy selhává a snižuje rychlost linky na nižší.

MSS ukazuje 536 bajtů na Ethernetu? Zjišťování MTU cesty je pravděpodobně zakázáno. Výchozí MSS pro 1 500bajtovou MTU je 1 460 bajtů. Při testování použijte parametr -m a zkontrolujte to. MSS o velikosti 536 bajtů plýtvá šířkou pásma a zvyšuje režii.

Procesor je na rychlých linkách vytížen na maximum? Použijte -Z (zerocopy) pro snížení zatížení CPU. V případě rychlosti 40 Gb/s+ spusťte více instancí serveru na různých portech a rozložte je mezi jádra CPU.

Nekonzistentní výsledky? Použijte -O 3, abyste vynechali prvních několik sekund, kdy narůstá okno přetížení TCP. Mezi jednotlivými spuštěními testu ponechte 30 sekund na vyčištění síťových vyrovnávacích pamětí.

Jeden stream je mnohem pomalejší než paralelní streamy dohromady? Pokud jeden stream dosahuje rychlosti 200 Mb/s, ale osm streamů dohromady dosahuje rychlosti 1,6 Gb/s, okno TCP nebo vyrovnávací paměť operačního systému omezují jediný stream. Vyrovnávací paměť vylaďte níže.

Ladění vyrovnávací paměti TCP

Začněte výpočtem součinu šířky pásma a zpoždění: šířka pásma x RTT. Spojení 10 Gb/s s RTT 50 ms dává BDP 62,5 MB. Nastavte maximální vyrovnávací paměť alespoň na dvojnásobek BDP.

Přidejte tyto údaje do souboru /etc/sysctl.d/99-tcp-tuning.conf a použijte příkaz sudo sysctl -p:

Udržujte net.ipv4.tcp_moderate_rcvbuf nastavený na 1, aby se jádro v těchto rozmezích automaticky vyladilo. Povolte net.ipv4.tcp_window_scaling (nastaveno na 1) pro okna TCP větší než 64 KB.

Můžete také přepnout z výchozího algoritmu přetížení CUBIC na algoritmus BBR společnosti Google. Na linkách s vysokou latencí a určitou ztrátou paketů poskytuje BBR trvale vyšší propustnost než CUBIC.

Pomocí příznaku -w v iperf3 můžete testovat konkrétní velikosti vyrovnávací paměti, ale pamatujte, že nesmí překročit hodnoty rmem_max nebo wmem_max jádra. Začněte s 8 MB pro gigabitové spoje, 512 KB pro 100 Mb/s.

Pokud zajišťujete dedikované servery a chcete ověřit výkon sítě, spusťte základní testy iperf3 hned po nastavení a po jakýchkoli změnách v síti, abyste včas zachytili regrese.

Doporučení pro video