Linux系统运行时参数命令（性能监控、测试）（3）网络IO性能监控

5. 网络IO性能监控

5.1 性能指标

通常用带宽、吞吐量、延时、PPS（Packet Per Second）等指标衡量网络性能

1. 带宽，表示链路的最大传输速率，单位通常为b/s（比特/秒）
2. 吞吐量，表示单位时间内成功传输的数据量，单位通常为b/s（比特/秒）或者B/s（字节/秒）。吞吐量受带宽限制，而吞吐量/带宽，也就是网络的使用率
3. 延时，表示从网络请求发出后，一直到收到远端响应，所需要的时间。在不同场景中，这一指标可能会有不同含义。比如，它可以表示，建立连接所需要的时间（比如TCP握手时），或一个数据包往返所需的时间（比如RTT）
4. PPS，是Packet Per Second（包/秒）的缩写，表示以网络包为单位的传输速率。PPS通常用来评估网络的转发能力，比如硬件交换机，通常可以达到线性转发（即PPS可以达到或接近理论最大值）。而基于Linux的服务器转发，则容易受网络包大小的影响

除了这些指标，网络的可用性（网络能否正常通信）、并发连接数（TCP连接数量）、丢包率（丢包百分比）、重传率（重新传输的网络包比率）等也是常用的指标

5.2 网络信息

5.2.1 网络配置

使用ifconfig、或者ip命令，来查看网络配置。

ip -s addr show dev ens33

1. 网络接口的状态标志。ifconfig输出中的RUNNING，或ip输出中的LOWER_UP，都表示物理网络是联通的，即网卡已经连接到了交换机或路由中。如果你看不到它们，通常表示网线被拔掉了
2. MTU的大小。MTU的默认大小是1500，根据网络架构不同（比如是否使用了VXLEN等叠加网络），你可能需要调大或调小MTU的数值
3. 网络接口的IP地址、子网以及MAC地址。这些都是保障网络正常工作所必需的，你需要确保配置正确。
4. 网络收发的字节数、包数、错误数以及丢包情况，特别是TX和RX部分的errors、dropped、overruns、carrier以及collisions等指标不为0时，通常表示出现了网络I/O问题。其中：
   1）errors：表示发生错误的数据包数，比如校验错误，帧同步错误等
   2）dropped：表示丢弃的数据包数，即数据包已经收到了Ring Buffer，但因为内存不足等原因而丢包
   3）overruns：表示超限数据包数，即网络I/O速度过快，导致Ring Buffer中的数据包来不及处理（队列满）而导致丢包
   4）carrier：表示发生carrier错误的数据包数，比如双工模式不匹配、物理电缆出现问题等
   5）collisions：表示碰撞数据包数

5.2.2 套接字信息

使用netstat或者ss，来查看套接字、网络栈、网络接口以及路由表的信息。
PS：查询网络的连接信息ss比netstat查询速度更快

1. netstat

head -n 3 #表示只显示前面3行

-a（all）：显示所有选项，默认不显示LISTEN相关
-t（tcp）：仅显示tcp相关选项
-u（udp）：仅显示udp相关选项
-n：表示显示数字地址和端口（而不是名字）
-l：仅列出有在LISTEN（监听）的服务状态
-p：显示建立相关连接的程序名
-r：显示路由信息，路由表
-e：显示拓展信息，例如uid等
-s：按各个协议进行统计
-c：每隔一个固定时间，执行该netstat命令

netstat -nlp | head -n 3

2. ss

-l：表示只显示监听套接字
-t：表示只显示TCP套接字
-n：表示显示数字地址和端口（而不是名字）
-p：表示显示进程信息

ss -ltnp

netstat和ss的输出是类似的，都展示了套接字状态、接收队列、发送队列、本地ip和端口、远端ip和端口、进程PID和进程名称等。
其中接收队列（Recv-Q）和发送队列（Send-Q）需要特别关注，它们通常应该是0。当发现不为0时，说明有网络包的堆积产生。当然还需要注意，在不同套接字状态下，它们的含义不同：

当套接字处于连接状态（Established）时：

• Recv-Q表示套接字缓冲还没有被应用程序取走的字节数（即接收队列长度）
• Send-Q表示还没有被远端主机确认的字节数（即发送队列长度）

当套接字处于监听状态（Listening）时：

• Recv-Q表示全连接队列的长度
• Send-Q表示全连接队列的最大长度

当服务端调用listen函数监听端口的时候，内核会为每个监听的socket创建两个队列：

半连接队列(syn queue)：客户端发送SYN包，服务端收到后回复SYN+ACK后，服务端进入SYN_RCVD状态，这个时候的socket会放到半连接队列。
全连接队列(accept queue)：当服务端收到客户端的ACK后，完成了TCP三次握手，socket会从半连接队列移出到全连接队列。当调用accpet函数的时候，会从全连接队列的头部返回可用socket给用户进程。

5.2.3 网络吞吐-sar命令

给sar增加-n参数就可以查看网络的统计信息，比如网络接口（DEV）、网络接口错误（EDEV）、TCP、UDP、ICMP等等。

sar -n DEV 1

输出指标的含义：

• rxpck/s和txpck/s：分别是接收和发送的PPS，单位为包/秒
• rxkB/s和txkB/s：分别是接收和发送的吞吐量，单位是kB/秒
• rxcmp/s和txcmp/s：分别是接收和发送的压缩包数，单位是包/秒
• %ifutil：网络接口的使用率，半双工模式下为 (rxkB/s + txkB/s) / BandWidth，而全双工模式下为max(rxkB/s, txkB/s) / BandWidth

此命令除了可以用于查看网卡的信息，还可以用来搜集如下服务的状态信息：
-A：所有报告的总和
-u：CPU使用率
-v：进程、I节点、文件和锁表状态
-d：硬盘的使用报告
-r：没有使用的内存页面和硬盘块
-g：串口I/O的情况
-b：缓冲区的使用情况
-a：文件的读写情况
-c：系统的调用情况
-R：进程的活动情况
-y：终端设备的活动情况
-w：系统的交换活动

5.2.4 连通性和延时

ping命令是用于检测网络故障的常用命令，可以测试一台主机到另外一台主机的网络是否是连通的

ping [选项，如-i 2] [主机名称或IP地址]

5.3 其他常用的网络相关命令

5.3.1 telnet

telnet是TCP/IP协议族的一员，是网络远程登陆服务的标准协议，帮助用户在本地计算机上连接远程主机。
使用方式：

telnet IP PORT

和ssh的区别：端口区别，telnet是23，ssh是22；本质区别，telnet是明码传输，ssh是加密传输

5.3.2 nc

验证服务器端口有没有开放
nc是NetCat的简称，在网络调试工具中享有“瑞士军刀”的美誉，此命令功能丰富、短小精悍、简单实用，被设计为一款易用的网络工具，可通过TCP/LJDP传输数据
参数：
-I：用于指定nc将处于侦听模式。指定该参数，则意味着nc被当作server，侦听并接受连接，而非向其他地址发起连接
-s：指定发送数据的源IP地址，适用于多网卡机
-u：指定nc使用UDP协议，默认为TCP
-v：输出交互或出错信息，新手调试尤为有用
-w：超时秒数

5.3.3 tcpdump

抓包，然后用wireshark分析
tcpdump是网络状况分析和跟踪工具，是可以用来抓包的实用命令，使用前需要对TCP/IP有所了解，因为过滤使用的信息都是TCP/IP格式

1. 捕获及停止条件：
   -D：列举所有网卡设备
   -i：选择网卡设备
   -c：抓取多少条报文
   –time-stamp-precision：指定捕获时的时间精度，默认是微秒micro，可选纳秒nano
   -s：指定每条报文的最大字节数，默认为262144字节

示例，抓取ens33的报文，抓取5条后退出

tcpdump -i ens33 -c 5

2. 文件操作
-w：输出结果到文件
-C：限制输入文件的大小，超出以后缀1等数字的方式递减。注意：单位是1000000字节
-W：指定输出文件的最大数量
-G：指定每N秒就重新输出到新文件，注意-w参数应基于strftime参数指定文件名
-r：读取一个抓包文件
-V：将待读取的多个文件名写入一个文件夹中，通过读取该文件同时读取多个文件

5.3.4 lsof

lsof是系统管理/安全的尤伯工具。将这个工具称之为lsof真实名副其实，因为它是指“列出打开文件（lists openfiles）”。而有一点要切记，在Unix中一切（包括网络套接字）都是文件。
查看帮助文档：lsof -h

lsof默认没有选项， 列出活跃进程的所有打开文件

-a : 结果进行“与”运算（而不是“或”）
-l : 在输出显示用户ID而不是用户名
-h : 获得帮助
-t : 仅获取进程ID
-U : 获取UNIX套接口地址
-F : 格式化输出结果，用于其它命令。可以通过多种方式格式化，如-F pcfn（用于进程id、命令名、文件描述符、文件名，并以空终止）

5.3.5 nmap

扫描一台主机打开的端口及端口提供的服务信息，通常用于查看本机有哪些端口对外提供服务，或者服务器有哪些端口对外开放文章来源地址https://uudwc.com/A/9LgYL

nmap -v -A localhost

6.其他工具

6.1 nmon性能监控

6.2 glances系统监控