一文掌握 Linux 性能分析之网络篇

怼烎@ 2022-02-14 14:39 304阅读 0赞

一文掌握 Linux 性能分析之网络篇

比较宽泛地讲，网络方向的性能分析既包括主机测的网络配置查看、监控，又包括网络链路上的包转发时延、吞吐量、带宽等指标分析。包括但不限于以下分析工具：

*  ping：测试网络连通性
 *  ifconfig：接口配置
 *  ip：网络接口统计信息
 *  netsat：多种网络栈和接口统计信息
 *  ifstat：接口网络流量监控工具
 *  netcat：快速构建网络连接
 *  tcpdump：抓包工具
 *  sar：统计信息历史
 *  traceroute：测试网络路由
 *  pathchar：确定网络路径特征
 *  dtrace：TCP/IP 栈跟踪
 *  iperf / netperf / netserver：网络性能测试工具
 *  perf 性能分析神器

本文先来看前面 7 个。

### ping ###

ping 发送 ICMP echo 数据包来探测网络的连通性，除了能直观地看出网络的连通状况外，还能获得本次连接的往返时间（RTT 时间），丢包情况，以及访问的域名所对应的 IP 地址（使用 DNS 域名解析），比如：

![431521-20190312124044817-717371290.png][]

我们 `ping baidu.com，-c` 参数指定发包数。可以看到，解析到了 baidu 的一台服务器 IP 地址为 220.181.112.244。RTT 时间的最小、平均、最大和算术平均差分别是 40.732ms、40.762ms、40.791ms 和 0.248。

### ifconfig ###

ifconfig 命令被用于配置和显示 Linux 内核中网络接口的统计信息。通过这些统计信息，我们也能够进行一定的网络性能调优。

![431521-20190312124057832-1648730814.png][]

#### 1）ifconfig 显示网络接口配置信息 ####

其中，RX/TX packets 是对接收/发送数据包的情况统计，包括错误的包，丢掉多少包等。RX/TX bytes 是接收/发送数据字节数统计。其余还有很多参数，就不一一述说了，性能调优时可以重点关注 MTU（最大传输单元） 和 txqueuelen（发送队列长度），比如可以用下面的命令来对这两个参数进行微调：

Copy

`ifconfig eth0 txqueuelen 2000 ifconfig eth0 mtu 1500`

#### 2）网络接口地址配置 ####

ifconfig 还常用来配置网口的地址，比如：  
为网卡配置和删除IPv6地址：

Copy

`ifconfig eth0 add 33ffe:3240:800:1005::2/64 #为网卡eth0配置IPv6地址 ifconfig eth0 del 33ffe:3240:800:1005::2/64 #为网卡eth0删除IPv6地址`

修改MAC地址：

Copy

`ifconfig eth0 hw ether 00:AA:BB:CC:dd:EE`

配置IP地址：

Copy

`ifconfig eth0 192.168.2.10 ifconfig eth0 192.168.2.10 netmask 255.255.255.0 ifconfig eth0 192.168.2.10 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.2.255`

### IP ###

ip 命令用来显示或设置 Linux 主机的网络接口、路由、网络设备、策略路由和隧道等信息，是 Linux 下功能强大的网络配置工具，旨在替代 ifconfig 命令，如下显示 IP 命令的强大之处，功能涵盖到 ifconfig、netstat、route 三个命令。

![431521-20190312124140162-1875893851.png][]

### netstat ###

netstat 可以查看整个 Linux 系统关于网络的情况，是一个集多钟网络工具于一身的组合工具。  
常用的选项包括以下几个：

*  默认：列出连接的套接字
 *  \-a：列出所有套接字的信息
 *  \-s：各种网络协议栈统计信息
 *  \-i：网络接口信息
 *  \-r：列出路由表
 *  \-l：仅列出有在 Listen 的服务状态
 *  \-p：显示 PID 和进程名称

各参数组合使用实例如下：

*  netstat -at 列出所有 TCP 端口
 *  netstat -au 列出所有 UDP 端口
 *  netstat -lt 列出所有监听 TCP 端口的 socket
 *  netstat -lu 列出所有监听 UDP 端口的 socket
 *  netstat -lx 列出所有监听 UNIX 端口的 socket
 *  netstat -ap | grep ssh 找出程序运行的端口
 *  netstat -an | grep ':80' 找出运行在指定端口的进程

#### 1）netstat 默认显示连接的套接字数据 ####

![431521-20190312124206304-525502999.png][]

整体上来看，输出结果包括两个部分：

*  Active Internet connections ：有源 TCP 连接，其中 Recv-Q 和 Send-Q 指的是接收队列和发送队列，这些数字一般都是 0，如果不是，说明请求包和回包正在队列中堆积。
 *  Active UNIX domain sockets：有源 UNIX 域套接口，其中 proto 显示连接使用的协议，RefCnt 表示连接到本套接口上的进程号，Types 是套接口的类型，State 是套接口当前的状态，Path 是连接到套接口的进程使用的路径名。

#### 2）netstat -i 显示网络接口信息 ####

![431521-20190312124231781-688432111.png][]

接口信息包括网络接口名称（Iface）、MTU，以及一系列接收（RX-）和传输（TX-）的指标。其中 OK 表示传输成功的包，ERR 是错误包，DRP 是丢包，OVR 是超限包。

这些参数有助于我们对网络收包情况进行分析，从而判断瓶颈所在。

#### 3）netstat -s 显示所有网络协议栈的信息 ####

![431521-20190312124245489-721998930.png][]

可以看到，这条命令能够显示每个协议详细的信息，这有助于我们针对协议栈进行更细粒度的分析。

#### 4）netstat -r 显示路由表信息 ####

![431521-20190312124253851-473348020.png][]

这条命令能够看到主机路由表的一个情况。当然查路由我们也可以用 ip route 和 route 命令，这个命令显示的信息会更详细一些。

### ifstat ###

ifstat 主要用来监测主机网口的网络流量，常用的选项包括：

*  \-a：监测主机所有网口
 *  \-i：指定要监测的网口
 *  \-t：在每行输出信息前加上时间戳
 *  \-b：以 Kbit/s 显示流量数据，而不是默认的 KB/s
 *  \-delay：采样间隔（单位是 s），即每隔 delay 的时间输出一次统计信息
 *  \-count：采样次数，即共输出 count 次统计信息

比如，通过以下命令统计主机所有网口某一段时间内的流量数据：

![431521-20190312124337623-965506720.png][]

可以看出，分别统计了三个网口的流量数据，前面输出的时间戳，有助于我们统计一段时间内各网口总的输入、输出流量。

### netcat ###

netcat，简称 nc，命令简单，但功能强大，在排查网络故障时非常有用，因此它也在众多网络工具中有着“瑞士军刀”的美誉。

它主要被用来构建网络连接。可以以客户端和服务端的方式运行，当以服务端方式运行时，它负责监听某个端口并接受客户端的连接，因此可以用它来调试客户端程序；当以客户端方式运行时，它负责向服务端发起连接并收发数据，因此也可以用它来调试服务端程序，此时它有点像 Telnet 程序。

常用的选项包括以下几种：

*  \-l：以服务端的方式运行，监听指定的端口。默认是以客户端的方式运行。
 *  \-k：重复接受并处理某个端口上的所有连接，必须与 -l 一起使用。
 *  \-n：使用 IP 地址表示主机，而不是主机名，使用数字表示端口号，而不是服务名称。
 *  \-p：当以客户端运行时，指定端口号。
 *  \-s：设置本地主机发出的数据包的 IP 地址。
 *  \-C：将 CR 和 LF 两个字符作为结束符。
 *  \-U：使用 UNIX 本地域套接字通信。
 *  \-u：使用 UDP 协议通信，默认使用的是 TCP 协议。
 *  \-w：如果 nc 客户端在指定的时间内未检测到任何输入，则退出。
 *  \-X：当 nc 客户端与代理服务器通信时，该选项指定它们之间的通信协议，目前支持的代理协议包括 “4”（SOCKS v.4），“5”（SOCKS v.5）和 “connect” （HTTPs Proxy），默认使用 SOCKS v.5。
 *  \-x：指定目标代理服务器的 IP 地址和端口号。

下面举一个简单的例子，使用 nc 命令发送消息：

首先，启动服务端，用 `nc -l 0.0.0.0 12345` 监听端口 12345 上的所有连接。

![431521-20190312124449414-847372919.png][]

然后，启动客户端，用 `nc -p 1234 127.0.0.1 12345` 使用 1234 端口连接服务器 127.0.0.1::12345。

![431521-20190312124456773-355734129.png][]

接着就可以在两端互发数据了。这里只是抛砖引玉，更多例子大家可以多实践。

### tcpdump ###

最后是 tcpdump，强大的网络抓包工具。虽然有 wireshark 这样更易使用的图形化抓包工具，但 tcpdump 仍然是网络排错的必备利器。

tcpdump 选项很多，我就不一一列举了，大家可以看文章末尾的引用来进一步了解。这里列举几种 tcpdump 常用的用法。

#### 1）捕获某主机的数据包 ####

比如想要捕获主机 200.200.200.100 上所有收到和发出的所有数据包，使用：

Copy

`tcpdump host 200.200.200.100`

#### 2）捕获多个主机的数据包 ####

比如要捕获主机 200.200.200.1 和主机 200.200.200.2 或 200.200.200.3 的通信，使用：

Copy

`tcpdump host 200.200.200.1 and \(200.200.200.2 or \)`

同样要捕获主机 200.200.200.1 除了和主机 200.200.200.2 之外所有主机通信的 IP 包。使用：

Copy

`tcpdump ip host 200.200.200.1 and ! 200.200.200.2`

#### 3）捕获某主机接收或发出的某种协议类型的包 ####

比如要捕获主机 200.200.200.1 接收或发出的 Telnet 包，使用：

Copy

`tcpdump tcp port 23 host 200.200.200.1`

#### 4）捕获某端口相关的数据包 ####

比如捕获在端口 6666 上通过的包，使用：

Copy

`tcpdump port 6666`

#### 5）捕获某网口的数据包 ####

比如捕获在网口 eth0 上通过的包，使用：

Copy

`tcpdump -i eth0`

下面还是举个例子，抓取 TCP 三次握手的包：（具体抓包的过程请移步到我的公众号进一步了解，那里阅读体验好一点，谢谢。）

### 总结： ###

本文总结了几种初级的网络工具，基本的网络性能分析，通过组合以上几种工具，基本都能应付，但对于复杂的问题，以上工具可能就无能为力了。更多高阶的工具将在下文送上，敬请期待。

原文地址[https://www.cnblogs.com/bakari/p/10515977.html][https_www.cnblogs.com_bakari_p_10515977.html]

[431521-20190312124044817-717371290.png]: /images/20220214/c577c5fd524049fc8227c39327c6a87b.png
[431521-20190312124057832-1648730814.png]: /images/20220214/d4d8234b9d3843b28c81531ff69c51b6.png
[431521-20190312124140162-1875893851.png]: /images/20220214/9275134ebb114bd0930f4fa44ca35daf.png
[431521-20190312124206304-525502999.png]: /images/20220214/46138c3bf31147cca1303e95f990e7c4.png
[431521-20190312124231781-688432111.png]: /images/20220214/acd9baeb0d1c425797bf1f5fc2022c39.png
[431521-20190312124245489-721998930.png]: /images/20220214/0f48af24f81744368bb2b3db3f3968d2.png
[431521-20190312124253851-473348020.png]: /images/20220214/e681dd23d5ba4ec49bf66201af919391.png
[431521-20190312124337623-965506720.png]: /images/20220214/392f8e63013d430fb1c6f6b7c8ea0718.png
[431521-20190312124449414-847372919.png]: /images/20220214/a4d0e6080b6a4e16b775aef786e0d0f6.png
[431521-20190312124456773-355734129.png]: /images/20220214/08ff689416a743bc9e6cf1da09d6c94f.png
[https_www.cnblogs.com_bakari_p_10515977.html]: https://www.cnblogs.com/bakari/p/10515977.html