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天翼云(yun)通(tong)用型S6、計(ji)算增強型C6 等新一代云(yun)主(zhu)(zhu)機上提(ti)(ti)供超高(gao)網(wang)絡性能(neng)，您(nin)可通(tong)過本實踐提(ti)(ti)供的 netperf 和 DPDK 兩種網(wang)絡性能(neng)測試(shi)(shi)方法，進行云(yun)主(zhu)(zhu)機高(gao)吞吐網(wang)絡性能(neng)測試(shi)(shi)。

推(tui)薦(jian)選(xuan)擇 netperf 方法(fa)進行測(ce)試，netperf 為通常(chang)使用(yong)的測(ce)試方法(fa)，可(ke)滿(man)足(zu)大多數測(ce)試場景。但當云主機配置較高（pps 超過1000萬且帶寬大于50Gbps）時(shi)，netperf包含云主機機內核協(xie)議棧的完整處理路徑對網(wang)絡(luo)性能損耗(hao)較大，而 DPDK 可(ke)屏蔽虛(xu)擬機內核協(xie)議棧的差(cha)異(yi)，獲(huo)取虛(xu)擬機網(wang)卡的網(wang)絡(luo)性能，此時(shi)可(ke)選(xuan)擇 DPDK 方法(fa)進行測(ce)試。

netperf測試

工具介紹

Netperf

HP 開發的(de)網(wang)絡(luo)性能測(ce)量(liang)工(gong)具(ju)，主要測(ce)試 TCP 及 UDP 吞吐量(liang)性能。測(ce)試結果(guo)主要反應(ying)系(xi)統向其(qi)他(ta)系(xi)統發送數(shu)(shu)據的(de)速(su)度，以及其(qi)他(ta)系(xi)統接收數(shu)(shu)據的(de)速(su)度。

用于(yu)監控網絡流量，運行(xing)示例如下：

sar -n DEV 1
02:41:03 PM     IFACE   rxpck/s   txpck/s    rxkB/s    txkB/s   rxcmp/s   txcmp/s  rxmcst/s
02:41:04 PM      eth0 1626689.00      8.00  68308.62      1.65      0.00      0.00  
0.0002:41:04 PM        lo      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00  
0.0002:41:04 PM     IFACE   rxpck/s   txpck/s    rxkB/s    txkB/s   rxcmp/s   txcmp/s  rxmcst/s
02:41:05 PM      eth0 1599900.00      1.00  67183.30      0.10      0.00      0.00  
0.0002:41:05 PM        lo      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00

sar -n DEV 1：該命令每秒(miao)鐘報告一次(ci)網絡設備(bei)的性能(neng)統計(ji)信(xin)息(xi)

字段解釋

字段	單位	說明
rxpck/s	pps	每秒收包量，即接收 pps
txpck/s	pps	每秒發包量，即發送 pps
rxkB/s	kB/s	接收帶寬
txkB/s	kB/s	發送帶寬

測試場景

測試場景	客戶端運行命令	SAR 監控指標
UDP 64	netperf -t UDP_STREAM -H-l 10000 -- -m 64 -R 1 &	PPS
TCP 1500	netperf -t TCP_STREAM -H-l 10000 -- -m 1500 -R 1 &	帶寬
TCP RR	netperf -t TCP_RR -H-l 10000 -- -r 32,128 -R 1 &	PPS

命令說明：

netperf: 這是 Netperf 工具的命令，用于執行網絡性能測試。
-t UDP_STREAM/TCP_STREAM: 指定測試的類型為 UDP/TCP 流量測試。
-H: 指定遠程主機的地址。在這里，-H 后面應該跟上遠程主機的地址或主機名。
-l : 指定測試的時間限制，后接時間，單位為秒。
-m : 設置消息大小，單位為字節。
-R : 指定測試運行的數量。
&: 將測試命令放入后臺運行。

性能指標

指標	說明
64字節 UDP 收發 PPS（包/秒）	表示通過 UDP 進行批量數據傳輸時的數據傳輸吞吐量，能反映網絡極限轉發能力（可能會存在丟包）。
1500字節 TCP 收發帶寬（Mbits/秒）	表示通過 TCP 進行批量數據傳輸時的數據傳輸吞吐量，能反映網絡極限帶寬能力（可能會存在丟包）。
TCP-RR（次/秒）	表示在 TCP 長鏈接中反復進行 Request/Response 操作的交易吞吐量，能反映 TCP 不丟包網絡轉發能力。

操作步驟

準備測試環境

準備3臺測試機器，請參見創建彈性云主機購買測試機器。本文測試機器使用 CentOS 8.2 操作系統。
依次登錄測試機器，并執行以下命令安裝 netperf 工具。

yum install -y sysstat wget tar automake make gccwget -O netperf-2.7.0.tar.gz -c  //codeload.github.com/HewlettPackard/netperf/tar.gz/netperf-2.7.0tar zxf netperf-2.7.0.tar.gzcd netperf-netperf-2.7.0./autogen.sh && ./configure && make && make install

測試發包性能

分別在機器中執行命令“pkill netserver && pkill netperf”，停止殘余的 netperf 和 netserver 進程。
將其中的機器 a 作為客戶端，機器 b 和機器 c 作為服務端。在服務端中執行命令“netserver”，運行 netserver。

若返回結果如下圖所示，則說明仍存在其他 netserver 進程。請執行步驟1中的命令，停止該進程。

若返回結果如下圖所示，則說明已成功運行 netserver，請繼續下一步操作。

在客戶端(duan)(duan)中執行測試場景(jing) 中提供的命令，不斷增減 netperf 進(jin)程，直到客戶端(duan)(duan)發包性能不再增加。

（1）執(zhi)行(xing)以下命令，啟(qi)動10個netperf客戶端進程

bash netperf 10 <serverip1> <serverip2> <serverip3> <serverip4> <serverip5> <serverip6> <serverip7> <serverip8> <serverip9> <serverip10>

（2）同時向b、c兩臺或者多臺客戶端(duan)發送(song)數據，代碼如下

#!/bin/bash
count=$1
shift
while [ $# != 0 ];do
for ((i=1;i<=count;i++))
do
    server_ip=$1
    [ -z $server_ip ] && exit 0
# 下方命令可以替換為測試場景表格中的命令
# -H 后填寫服務器 IP 地址;
# -l 后為測試時間，為了防止 netperf 提前結束，因此時間設為 10000;
    netperf -t UDP_STREAM -H $server_ip -l 10000 -- -m 64 -R 1 &
    echo "$server_ip run $i times"
done
shift
done

在客(ke)戶端(duan)執(zhi)行命令“sar -n DEV 1”，觀察客(ke)戶端(duan)發包性能變化，取最大(da)值。

根據所得結果，參考性能指標進行(xing)分析，即可測出(chu)云主機高吞(tun)吐網絡(luo)性能。

測試收包性能

分別在機器中執行命令“pkill netserver && pkill netperf”，停止殘余的 netperf 和 netserver 進程。
將其中的機器 a 作為服務端，機器 b 和機器 c 作為客戶端。在服務端中執行命令“netserver”，運行 netserver。

若返回結(jie)果如下圖所(suo)示(shi)，則說(shuo)明仍(reng)存(cun)在其他(ta) netserver 進程。請執行(xing) 步驟(zou)1 中的(de)命(ming)令，停止(zhi)該進程。

若返(fan)回結果(guo)如下(xia)圖所示，則說明已成(cheng)功運行(xing) netserver，請繼(ji)續下(xia)一步操作。

在客戶端中執行測試場景中提供的命令，不斷增減 netperf 進程，直到客戶端發包性能不再增加。

在服務端執行命令“sar -n DEV 1”，觀察服務(wu)端(duan)收包性(xing)能變化，取最大值。

根據所得結果，參考性能指標進行分析，即可測出云主機高吞吐網絡性能。

附錄

測試輔助腳本：

執行該腳本，可快速發(fa)起(qi)多個 netperf 進程。

#!/bin/bash
count=$1
for ((i=1;i<=count;i++))
do
echo "Instance:$i-------"
# 下方命令可以替換為測試場景表格中的命令
# -H 后填寫服務器 IP 地址;
# -l 后為測試時間，為了防止 netperf 提前結束，因此時間設為 10000;
netperf -t UDP_STREAM -H <server ip> -l 10000 -- -m 64 -R 1 &
done

DPDK測試

編譯安裝 DPDK

準備2臺測試機器，請參見自定義配置 Linux 云主機購買測試機器。本文測試機器使用 CentOS 8.2 操作系統。
依次登錄測試機器，并執行以下命令下載 DPDK 工具。

yum install -y sysstat wget tar automake make gcc
wget //git.dpdk.org/dpdk/snapshot/dpdk-17.11.tar.gz
tar -xf dpdk-17.11.tar.gz
mv dpdk-17.11 dpdk

修改 txonly 引擎，使每個 DPDK 發包 CPU 上的 UDP 流量的端口變動產生多條流。

1）執行以下命令，修(xiu)改 dpdk/app/test-pmd/txonly.c 文件。

vim dpdk/app/test-pmd/txonly.c

按 i 進(jin)入編輯模式，修改以下內(nei)容：

找到 #include "testpmd.h"，另起一行輸入如下內容：

RTE_DEFINE_PER_LCORE(struct udp_hdr, lcore_udp_hdr);

修改完成后，如下圖所示(shi)：

找到 ol_flags |= PKT_TX_MACSEC;，另起一行輸入如下內容：

 /* dummy test udp port */
static uint16_t test_port = 0;
 test_port++;
memcpy(&RTE_PER_LCORE(lcore_udp_hdr), &pkt_udp_hdr, sizeof(pkt_udp_hdr));
 RTE_PER_LCORE(lcore_udp_hdr).src_port = rte_cpu_to_be_16(rte_lcore_id() * 199 + test_port % 16);
RTE_PER_LCORE(lcore_udp_hdr).dst_port = rte_cpu_to_be_16(rte_lcore_id() * 1999 + test_port % 16);

修改完成后，如下圖所示：

找到 copy_buf_to_pkt(&pkt_udp_hdr, sizeof(pkt_udp_hdr), pkt,，將其替換為如下內容：

copy_buf_to_pkt(&RTE_PER_LCORE(lcore_udp_hdr), sizeof(RTE_PER_LCORE(lcore_udp_hdr)), pkt,

修(xiu)改完(wan)成后，如下圖所(suo)示：

按 Esc 輸入 :wq 保存修改并退出。

2）執行以下命令，修改(gai) dpdk/config/common_base 文(wen)件。

vim dpdk/config/common_base

按 i 進入編輯(ji)模式，找到 CONFIG_RTE_MAX_MEMSEG=256，將其修(xiu)改為1024。修(xiu)改完(wan)成后如下圖所(suo)示：

按 Esc 輸入 :wq 保存修改并退出。

執行以下命令，將 dpdk/app/test-pmd/txonly.c 的 IP 地址修改為測試機器所用 IP。

vim dpdk/app/test-pmd/txonly.c

按 i 進入編輯(ji)模(mo)式，找(zhao)到如下(xia)內容(rong)：

#define IP_SRC_ADDR (198U << 24) | (18 << 16) | (0 << 8) | 1;
#define IP_DST_ADDR (198U << 24) | (18 << 16) | (0 << 8) | 2;

將數字198、18、0、1替換(huan)為機器(qi) IP，SRC_ADDR 為發送端 IP，DST_ADDR 為接收(shou)端 IP。

對應機器操作系統，執行以下命令，安裝 numa 庫。

yum install numactl-devel

在 dpdk/ 目錄下執行以下命令，關閉 KNI。

sed -i  "s/\(^CONFIG_.KNI.\)=y/\1=n/g" ./config/*

7.若您的操(cao)作系統內(nei)核版本(ben)較高（例如5.3），則請執(zhi)行以(yi)下命(ming)令，屏蔽(bi)差(cha)異。

sed -i "s/\(^WERROR_FLAGS += -Wundef -Wwrite-strings$\)/\1 -Wno-address-of-packed-member/g" ./mk/toolchain/gcc/rte.vars.mksed -i "s/fall back/falls through -/g" ./lib/librte_eal/linuxapp/igb_uio/igb_uio.c

8.執(zhi)行以下命(ming)令(ling)，編譯DPDK。

make defconfigmake -j

配置大頁內存

執行(xing)以下命令，配置(zhi)大(da)頁內存(cun)。

let hugepagesall=$(cat /proc/meminfo | grep MemTotal | awk '{print $2}')/1024/2048
#配置時不超過理論可配大頁個數
echo $hugepagesall  > /sys/kernel/mm/hugepages/hugepages-2048kB/nr_hugepages

裝載內核模塊及綁定接口

切換登錄方式為使用VNC。由于將網卡驅動綁定至 igb_uio 用戶態驅動后，該網卡將無法通過 ssh 或 IP 訪問，僅支持通過 VNC 或 console 方式訪問。
依次執行以下命令，裝載 UIO 模塊及綁定 virito 接口。

ifconfig eth0 0
ifconfig eth0 down
modprobe uio
insmod /root/dpdk/build/kmod/igb_uio.ko
cd /root/dpdk/usertools/
python3 dpdk-devbind.py --bind=igb_uio 00:05.0

完成測試后，可通(tong)過請(qing)執行以(yi)下命(ming)令，恢復網卡(ka)變更(geng)。

cd /root/dpdk/usertools/
python3 dpdk-devbind.py --bind=virtio-pci 00:05.0
ifconfig eth0 up

測試帶寬及吞吐量

1.執行以下命令，發(fa)送端采用 TX only 模式啟(qi)動 testpmd，接收端啟(qi)用 rxonly 模式。

發送端：

/root/dpdk/build/app/testpmd -- --txd=128 --rxd=128 --txq=16 --rxq=16 --nb-cores=1 --forward-mode=txonly --txpkts=1430 --stats-period=1

接收端：

/root/dpdk/build/app/testpmd -- --txd=128 --rxd=128 --txq=48 --rxq=48 --nb-cores=16 --forward-mode=rxonly --stats-period=1

2.執(zhi)行(xing)以下(xia)命令，測試 pps（UDP 64B 小包(bao)）。

發送端：

/root/dpdk/build/app/testpmd -- --txd=128 --rxd=128 --txq=16 --rxq=16 --nb-cores=3 --forward-mode=txonly --txpkts=64 --stats-period=1

接收端：

/root/dpdk/build/app/testpmd -- --txd=128 --rxd=128 --txq=48 --rxq=48 --nb-cores=16 --forward-mode=rxonly --stats-period=1

得出如下圖所(suo)示測試結果：

網絡帶寬計算

可(ke)根據接(jie)收端 PPS 和測試包長(chang)來計算(suan)當(dang)前網絡(luo)的接(jie)收帶寬，公(gong)式如下：

PPS × packet length × 8bit/B × 10^-9 = 帶寬

結合測試(shi)得(de)出數據，可得(de)當前(qian)帶寬(kuan)為：

4692725pps × 1430B × 8bit/B × 10^-9 ≈ 53Gbps

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性能指標

操作步驟

準備測試環境

測試發包性能

測試收包性能

附錄

DPDK測試

編譯安裝 DPDK

配置大頁內存

裝載內核模塊及綁定接口

測試帶寬及吞吐量

網絡帶寬計算

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網絡帶寬計算