7层OSI模型

• 应用层

• 表示层

• 会话层

• 传输层

• 网络层

• 链路层

• 物理层

  linux中的网络模型 TCP/IP 模型

• 应用层

• 传输层

• 网络层

• 网络接口层
  

MTU

网络接口配置的最大传输单元 MTU , 规定了最大的ip包大小, 常用的以太网中 MTU的默认值为 1500, 超过这个大小, 就会在网络层分片后的ip包不大于MTU, MTU 越大 需要分包就越少,自然网络吞吐能力就越强

网络包处理流程

网络性能指标

• 带宽
• 延迟
• 吞吐量
• pps

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• 网络可用性

• 丢包率

• 并发连接数

• 重传率

  网络io模型

• i/o事件的通知方式, 水平触发和边缘触发

  • 水平触发: 只要文件描述符可以非阻塞的执行i/o,就会触发通知, 也就是说程序可以随时检查文件描述符的状态,然后在根据状态进行io操作
  • 边缘触发: 只有在文件描述符的状态发生改变, 也就是io请求达到时,才会发送一次通知, 这时候 应用程序就需要尽可能多的执行i/o 直到无法继续读写.才可以停止,如果io没有执行完, 或者因为某些原因没来的急处理 那么这次通知就丢失了

PPS测试工具

pktgen

TCP UDP 性能测试

iperf和netperf都是最常用的网络性能测试工具, 测试tcp udp 的吞吐量.

#安装iperf
yum install iperf3

在目标机器上面启动服务端

# -s 表示启动服务端，-i 表示汇报间隔，-p 表示监听端口
$ iperf3 -s -i 1 -p 10000

在另一台机器上运行iperf客户端进行测试

# -c 表示启动客户端，192.168.0.30 为目标服务器的 IP
# -b 表示目标带宽 (单位是 bits/s)
# -t 表示测试时间
# -P 表示并发数，-p 表示目标服务器监听端口
$ iperf3 -c 192.168.0.30 -b 1G -t 15 -P 2 -p 10000

然后查看 iperf的报告,

[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
...
[SUM]   0.00-15.04  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[SUM]   0.00-15.04  sec  1.51 GBytes   860 Mbits/sec                  receiver

最后的 SUM 行就是测试的汇总结果，包括测试时间、数据传输量以及带宽等。按照发送和接收，这一部分又分为了 sender 和 receiver 两行。

从测试结果你可以看到，这台机器 TCP 接收的带宽（吞吐量）为 860 Mb/s， 跟目标的 1Gb/s 相比，还是有些差距的。

http性能测试

ab : apache自带的http压测工具, 主要测试http服务的每秒请求数, 请求延迟 吞吐量以的分布情况等

#安装ab
yum install -y httpd-tools

测试nginx性能为例:

# -c 表示并发请求数为 1000，-n 表示总的请求数为 10000
$ ab -c 1000 -n 10000 http://192.168.0.30/

...
Server Software:        nginx/1.15.8
Server Hostname:        192.168.0.30
Server Port:            80
 
...
 
Requests per second:    1078.54 [#/sec] (mean)
Time per request:       927.183 [ms] (mean)
Time per request:       0.927 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          890.00 [Kbytes/sec] received
 
Connection Times (ms)
              min  mean[+/-sd] median   max
Connect:        0   27 152.1      1    1038
Processing:     9  207 843.0     22    9242
Waiting:        8  207 843.0     22    9242
Total:         15  233 857.7     23    9268
 
Percentage of the requests served within a certain time (ms)
  50%     23
  66%     24
  75%     24
  80%     26
  90%    274
  95%   1195
  98%   2335
  99%   4663
 100%   9268 (longest request)

可以看到，ab 的测试结果分为三个部分，分别是请求汇总、连接时间汇总还有请求延迟汇总。以上面的结果为例，我们具体来看。

在请求汇总部分，你可以看到：

• Requests per second 为 1074；

• 每个请求的延迟（Time per request）分为两行，第一行的 927 ms 表示平均延迟，包括了线程运行的调度时间和网络请求响应时间，而下一行的 0.927ms ，则表示实际请求的响应时间；

• Transfer rate 表示吞吐量（BPS）为 890 KB/s。

连接时间汇总部分，则是分别展示了建立连接、请求、等待以及汇总等的各类时间，包括最小、最大、平均以及中值处理时间。

最后的请求延迟汇总部分，则给出了不同时间段内处理请求的百分比，比如， 90% 的请求，都可以在 274ms 内完成

应用负载性能测试

wrk : http性能测试工具, 内置luaJIT 根据实际需求, 生成所需的请求负载, 或者自定义响应处理方法

wrk安装: 通过源码编译安装即可

git clone https://github.com/wg/wrk
cd wrk
make
cp wrk /usr/local/bin

测试nginx性能

# -c 表示并发连接数 1000，-t 表示线程数为 2
$ wrk -c 1000 -t 2 http://192.168.0.30/
Running 10s test @ http://192.168.0.30/
  2 threads and 1000 connections
  Thread Stats   Avg      Stdev     Max   +/- Stdev
    Latency    65.83ms  174.06ms   1.99s    95.85%
    Req/Sec     4.87k   628.73     6.78k    69.00%
  96954 requests in 10.06s, 78.59MB read
  Socket errors: connect 0, read 0, write 0, timeout 179
Requests/sec:   9641.31
Transfer/sec:      7.82MB

这里使用 2 个线程、并发 1000 连接，重新测试了 Nginx 的性能。你可以看到，每秒请求数为 9641，吞吐量为 7.82MB，平均延迟为 65ms，比前面 ab 的测试结果要好很多。

当然，wrk 最大的优势，是其内置的 LuaJIT，可以用来实现复杂场景的性能测试。wrk 在调用 Lua 脚本时，可以将 HTTP 请求分为三个阶段，即 setup、running、done，如下图所示：