网络性能测试的一些方法 & 工具

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网络性能测试的一些方法 & 工具

一、意义

测试网络性能

二、网络性能指标

带宽（Bandwidth）
- 定义：网络连接在单位时间内能够传输的最大数据量，通常以每秒兆比特（Mbps）或每秒千兆比特（Gbps）来表示。
- 正常范围：取决于网络类型和需求。例如，家庭宽带通常为100 Mbps到1 Gbps；企业网络可能为100 Mbps到10 Gbps或更高。
吞吐量（throughput）
- 定义：实际在单位时间内传输的数据量，通常以每秒兆比特（Mbps）来表示。
- 正常范围：理想情况下接近带宽，但由于网络开销和其他因素，实际吞吐量通常比带宽低。

延迟（Latency）
- 定义：数据包从源端到达目的端所需的时间，通常以毫秒（ms）为单位。
- 正常范围：局域网（LAN）通常在1 ms到5 ms之间；广域网（WAN）可能在10 ms到100 ms或更高。
抖动（Jitter）
- 定义：数据包传输延迟的变异性，通常以毫秒（ms）为单位。
- 正常范围：对于语音和视频应用，抖动应尽量低，一般在30 ms以内较为理想。
丢包率（Pocket Lost Rate）
- 定义：在数据传输过程中丢失的数据包占总数据包的比例，通常以百分比表示。
- 正常范围：理想情况下应接近0%。对于大多数应用，丢包率应低于1%；对于实时应用如视频会议，丢包率应低于0.1%。

三、环境准备

确定测试目标

如下图网络环境，需测试接入层至核心层的有线无线网络性能，则需将服务器放置在核心层。

测试设备

如测试10G网络，确保服务器及测试终端拥有足够处理性能，同时具备10G网络接入能力，尽量使用Linux系统进行测试；无线测试终端确保拥有高性能无线网卡，以尽可能消除测试终端的性能瓶颈。

测试时间

选择网络流量低峰期测试，以减少外界干扰

四、测试工具

1. iPerf3 (C/S)

iPerf及微软官方均不建议在Windows环境下使用iPerf3，测试性能可能会降低，具体原因可浏览以下文章：不应该在 Windows 上使用 iPerf3 的三个原因

服务端

Linux

根据不同Linux系统，安装iPerf3

### 用于 RedHat/CentOS/openEuler
dnf install iperf3 -y

### 用于 Debian/Ubuntu
apt-get install iperf3 -y

运行iPerf3服务端

iperf3 -h         ### 查看帮助
iperf3 -s         ### 以服务端模式运行
iperf3 -s -D      ### 以服务端模式运行并开启进程守护

如下图所示，iPerf3服务端以运行并默认监听5201端口

Windows （官方不建议）

从https://files.budman.pw/下载iPerf3
将压缩包内的exe及dll文件解压并复制到目录C:\Windows\System32
运行iPerf3服务端

打开 CMD/PowerShell:

iperf3 -h         ### 查看帮助
iperf3 -s         ### 以服务端模式运行
iperf3 -s -D      ### 以服务端模式运行并开启进程守护

如下图所示，iPerf3服务端以运行并默认监听5201端口

客户端

Linux / Windows

安装iPerf3：客户端与服务端为相同程序，安装方法参考服务端
使用iPerf3，（Windows通过CMD/PowerShell）

以下列举几个常用的性能指标测试，可根据实际情况使用具体参数，参数说明通过iperf3 -h命令查看。

吞吐量测试

iperf3 -c <Server_IP>         ### 基本TCP吞吐量测试

iperf3 -c <Server_IP> -t 30 -f m  ### 指定测试持续时间为 30 秒，单位为Mbits/s

下图为TCP吞吐量测试结果，输出结果中包含多项参数指标：

Interval：表示测试的时间段，从 0 到 5 秒，默认每隔 1 秒汇报一次结果;
Transfer：表示在单位时间内传输的数据总量;
Bitrate：表示在单位时间内的平均传输速率，单位可以是 Kbits/sec、Mbits/sec 或 Gbits/sec，可通过 -f 参数指定单位;
Retr：表示在测试过程中 TCP 数据包重传的次数,重传次数越多，可能表明网络质量较差;
Cwnd：表示 TCP 拥塞窗口的大小，反映了 TCP 连接的流量控制情况。

网络抖动、丢包率测试

实时应用（如视频会议、VoIP、直播等）通常使用 UDP，因为这些应用更关心网络抖动和丢包，而不需要数据包重传。因此，使用 UDP 模式可以更真实地模拟这些应用的网络行为，而 TCP 模式主要关注吞吐量和连接的可靠性。

iperf3 -c <Server_IP> -u -b 100M      ### UDP模式测试，指定目标带宽为 100 Mbps

下图为UDP抖动、丢包率测试结果，输出结果中包含多项参数指标：

Interval：表示测试的时间段，从 0 到 5 秒，默认每隔 1 秒汇报一次结果;
Transfer：表示在单位时间内传输的数据总量;
Bitrate：表示在单位时间内的平均传输速率，单位可以是 Kbits/sec、Mbits/sec 或 Gbits/sec，可通过 -f 参数指定单位;
Total Datagrams：表示在单位时间内传输的数据包总量;
Jitter：表示网络延迟的变化情况;抖动值越小，网络延迟越稳定;
Lost/Total Datagrams：表示测试过程中的丢包率。

移动端

Android系统使用华为CloudCamups APP

iOS系统自行寻找兼容iPerf3的APP

2. ethr (C/S)

服务端

Linux

安装ethr

### 下载软件包
wget https://github.com/microsoft/ethr/releases/latest/download/ethr_linux.zip
### 解压软件包
unzip ethr_linux.zip
### 复制ethr至系统可执行文件目录/usr/local/bin
cp ./ethr /usr/local/bin

运行ethr服务端

ethr -h           ### 查看帮助
ethr -s -ui       ### 以服务端模式运行ethr，并开启ui界面

如下图所示，ethr服务端以运行并默认监听8888端口

Windows

从https://github.com/microsoft/ethr/releases/latest/download/ethr_windows.zip下载软件包
将压缩包内的exe文件解压并复制到目录C:\Windows\System32
运行ethr服务端

打开 CMD/PowerShell:

ethr -h           ### 查看帮助
ethr -s           ### 以服务端模式运行ethr

如下图所示，ethr服务端以运行并默认监听8888端口

客户端

Linux / Windows

安装ethr：方法与服务端相同
吞吐量测试，（Windows通过CMD/PowerShell）

ethr -c <Server_IP> -d 5s        ### 测试TCP吞吐量，维持时间5秒

下图为TCP吞吐量测试结果，输出结果中包含多项参数指标：

Protocol：测试协议，默认为TCP，可通过-p参数指定
Interval：表示测试的时间段，从 0 到 5 秒，默认每隔 1 秒汇报一次结果
Bits/s：表示在单位时间内的平均传输速率

3. Speedtest (B/S)

相比iPerf、ethr，Speedtest提供Web测速界面，对客户端提供更直观、便捷的测速体验。

服务端

以下为Linux系统下通过Docker容器运行Speedtest

安装Docker环境

### Docker 一键安装脚本
sudo bash <(curl -sSL https://linuxmirrors.cn/docker.sh)
### 查看Docker版本
sudo docker -v

运行Speedtest

### 拉取Speedtest镜像
sudo docker pull ghcr.io/librespeed/speedtest:latest
### 运行Speedtest容器，监听80端口 
sudo docker run -d --name=speedtest -p 80:80 ghcr.io/librespeed/speedtest:latest