如何衡量网络性能（如何对网络协议进行基准测试）

Question

首先，介绍一下背景。 分布式版本控制系统 (DVCS) 有许多不同的比较，它们比较存储库的大小或基准操作速度。 除了测量涉及“克隆”、“拉”/“取”或“推”等网络的操作（命令）速度之外，我还没有找到任何可以对各种 DVCS 和使用的各种协议的网络性能进行基准测试的方法。

我想知道你会如何进行这样的比较？ 如何衡量应用程序的网络性能，或如何对网络协议进行基准测试。 我设想这里还测量性能对网络带宽和网络延迟（ping 时间）的依赖性； 某些协议以更多往返交换（协商）的形式牺牲延迟，以发送所需的最少最终“包”。

如果可能的话，我更喜欢仅涉及一台计算机的解决方案。 我希望看到在 Linux 上运行的开源解决方案。 但我也欢迎更多通用答案。

首选操作系统： Linux
首选语言： C、Perl、shell 脚本

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可能的测量：

• 在一个会话中从服务器到客户端以及从客户端到服务器传输的字节总数; 这也可用于测量协议开销（带宽）
• 一次事务中的往返次数（连接）（延迟）
• 网络运行速度的依赖性（时间 ）需要从网络带宽和网络延迟（ping 时间）进行克隆/拉取/推送）

如何进行此类测量（此类基准测试）？

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添加时间：2009 年 2 月 6 日：
最简单的基准（测量）是 time 命令的网络版本，即运行的命令将给出传输的字节数，以及执行给定命令期间的往返/网络连接数。

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添加时间：2009 年 9 月 6 日：
示例上述 time 命令的网络版本解决方案的假想输出可能如下所示：

$ ntime git clone -q git://git.example.com/repo.git
...
bytes sent: nnn (nn kiB), bytes received: nnn (nn kiB), avg: nn.nn KB/s
nn reads, nn writes

请注意，这只是一个示例输出，详细说明了人们可能想要了解的信息类型得到。

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添加时间：2009 年 9 月 6 日：
看起来我想要的一些东西可以使用 dummynet 来实现，它是用于测试网络协议的工具（最初）......

Answer 1

可能的答案是使用SystemTap。 在示例脚本中，有 nettop，它在“顶部”显示（一些）所需的网络信息 -就像时尚一样，有 iotime 脚本以所需的形式显示 I/O 信息。

Answer 2

如果我理解正确的话，你基本上对 Linux 'strace' (简介）用于特定于网络的系统调用？

可能是分析器和调试器的组合，用于网络应用程序（即“ntrace”），提供各种可选测量的详细分析？

在 Linux 下，strace 实用程序很大程度上基于 Linux 内核提供的功能，即ptrace（进程跟踪） API：

• 使用 Ptrace 进行进程跟踪
• 使用ptrace - 第一部分
• 使用 ptrace - 第二部分
• 使用 ptrace 进行系统调用跟踪
• 使用 Ptrace() 将字节码注入正在运行的进程
• 通过改进的 ptrace() 在 Linux 中实现更好的进程控制

使用 ptrace，应该可以获取您感兴趣的大部分数据。

在 Windows 上，您可能需要查看 绕道，以便拦截/重定向 Winsock API 调用以进行检查/基准测试。

如果您确实不需要那么多低级信息，您也可以直接使用 strace （在 Linux 上）并仅使用它来跟踪某些系统调用，例如考虑以下行，它仅跟踪对 open 系统调用的调用（使用附加的 -o FILE 参数，您可以将所有输出重定向到输出文件）：

strace -e trace=open -o results.log

通过向 strace 传递附加的 -v 标志，您可以增加其详细程度以获得更多信息（当使用像 git 这样的由许多较小的 shell 实用程序和独立工具组成的 SCM 时，您可能还需要考虑使用 -f 标志以便也遵循分叉进程）。

因此，您感兴趣的是与 socket 相关的所有系统调用，即：

• acceptbindconnectgetpeernamegetsocknamegetsockoptlistenrecvrecvfromsendsendtosetsockoptshutdownsocketsocketpair
• ，
• 可能
• （
• ，
• 调用
• recv
• ...
• 一点
• /
• ）
• 为了
• 这
• 您
• 一开始

只想研究处理send...

简化 您还可以使用“network”作为跟踪参数，这将跟踪所有与网络相关的调用：

-e trace=network：跟踪所有与网络相关的系统调用。

因此，相应的 strace 调用可能如下所示：

strace -v -e trace=accept,bind,connect,getpeername,getsockname,getsockopt,listen,recv,recvfrom,send,sendto setsockopt,shutdown,socket,socketpair - o results.log -f git pull

当程序运行完毕后，您主要想检查日志文件以评估数据，这可以通过使用正则表达式轻松实现。

例如，在 Linux shell 中运行以下命令时：
strace -v -o wget.log -e trace=connect,recv,recvfrom,send,sendto wget http://www.google.com

生成的日志文件包含如下消息：

• recv(3 , "HTTP/1.0 302 找到\r\n位置: htt"..., 511, MSG_PEEK) = 511
• sendto(4, "\24\0\0\0\26\0\1\3^\206*J \0\0\0\0\0\0\0\0"..., 20, 0, {sa_family=AF_NETLINK, pid=0, groups=00000000}, 12) = 20

查看这些的手册页两个系统调用，很明显511和20分别是传输的字节数。 如果您还需要详细的计时信息，可以将 -T 标志传递给 strace：

-T -- 打印每个系统调用所花费的时间

此外，您可以通过传递 -c 标志来获取一些统计信息：

-c：计算每个系统调用的时间、调用和错误，并报告程序摘要
出口。 在 Linux 上，这会尝试显示系统时间（在内核中运行所花费的 CPU 时间）
独立于挂钟时间。 如果 -c 与 -f 或 -F （如下）一起使用，则仅聚合
保留所有跟踪进程的总计。

如果您还需要检查处理的实际数据，您可能需要查看读/写说明符：

-e read=set：对从文件读取的所有数据执行完整的十六进制和 ASCII 转储
指定集中列出的描述符。 例如，查看文件上的所有输入活动
描述符 3 和 5 使用 -e read=3,5。 请注意，这与正常情况无关
跟踪 read(2) 系统调用，该调用由选项 -e trace=read 控制。
-e write=set：对写入文件的所有数据执行完整的十六进制和 ASCII 转储
指定集合中列出的描述符。 例如，查看文件上的所有输出活动
描述符 3 和 5 使用 -e write=3,5。 请注意，这与正常情况无关
跟踪 write(2) 系统调用，该调用由选项 -e trace=write 控制。

您还可以自定义字符串的最大长度：

-s strsize：指定要打印的最大字符串大小（默认为32）。 注意
文件名不被视为字符串，并且始终完整打印

或将字符串转储为十六进制：

-xx：以十六进制字符串格式打印所有字符串。

因此，使用 strace 来完成大部分工作，似乎是一种很好的混合方法，因为它很容易做到，但仍然有大量的低级信息可用，如果您发现需要额外的低级信息，您可能需要考虑扩展 strace 或者向 sourceforge 上的 strace 项目提交相应的功能请求。

然而，更多地考虑一下，实现相当简单的网络流量基准的一种较少涉及且与平台无关的方法是在客户端和实际服务器之间使用某种形式的中间层：基本上是计量的服务器，分析流量并将其重定向到真实服务器。

非常像代理服务器（例如 SOCKS），以便所有流量都通过您的分析器进行隧道传输，这反过来又可以积累统计数据和其他指标。

类似这样的基本版本可能只需使用 netcat 和一些 shell 脚本就可以轻松组合在一起，但是更复杂的版本可能会受益于使用 perl 或 python。

对于 SOCKS 服务器的 Python 实现，您可能需要查看 pysocks。

另外，当然还有 Python 的 twisted ：

Twisted 是一个用 Python 编写的事件驱动的网络引擎
并根据 MIT 许可证获得许可。

不过，如果您确实需要更多底层信息，您可能真的想研究拦截系统调用。

如果您还需要特定于协议的效率数据，您可能需要查看 tcpdump。