衡量网络有效带宽的性能指标是

1. 一文读懂如何查看网络的性能指标

Linux网络协议栈是根据TCP/IP模型来实现的，TCP/IP模型由应用层、传输层、网络层和网络接口层，共四层组成，每一层都有各自的职责。
应用程序要发送数据包时，通常是通过socket接口，于是就会发生系统调用，把应用层的数据拷贝到内核里的socket层，接着由网络协议栈从上到下逐层处理后，最后才会送到网卡发送出去。
而对于接收网络包时，同样也要经过网络协议逐层处理，不过处理的方向与发送数据时是相反的，也就是从下到上的逐层处理，最后才送到应用程序。
网络的速度往往跟用户体验是挂钩的，那我们又该用什么指标来衡量Linux的网络性能呢？以及如何分析网络问题呢？
性能指标有哪些？
通常是以4个指标来衡量网络的性能，分别是带宽、延时、吞吐率、PPS（PacketPerSecond），它们表示的意义如下：
带宽，表示链路的最大传输速率，单位是b/s（比特/秒），带宽越大，其传输能力就越强。延时，表示请求数据包发送后，收到对端响应，所需要的时间延迟。不同的场景有着不同的含义，比如可以表示建立TCP连接所需的时间延迟，或一个数据包往返所需的时间延迟。吞吐率，表示单位时间内成功传输的数据量，单位是b/s（比特/秒）或者B/s（字节/秒），吞吐受带宽限制，带宽越大，吞吐率的上限才可能越高。PPS，全称是PacketPerSecond（包/秒），表示以网络包为单位的传输速率，一般用来评估系统对于网络的转发能力。
当然，除了以上这四种基本的指标，还有一些其他常用的性能指标，比如：
网络的可用性，表示网络能否正常通信；并发连接数，表示TCP连接数量；丢包率，表示所丢失数据包数量占所发送数据组的比率；重传率，表示重传网络包的比例；
你可能会问了，如何观测这些性能指标呢？不急，继续往下看。
网络配置如何看？
要想知道网络的配置和状态，我们可以使用ifconfig或者ip命令来查看。
这两个命令功能都差不多，不过它们属于不同的软件包，ifconfig属于net-tools软件包，ip属于iproute2软件包，我的印象中net-tools软件包没有人继续维护了，而iproute2软件包是有开发者依然在维护，所以更推荐你使用ip工具。
学以致用，那就来使用这两个命令，来查看网口eth0的配置等信息：
虽然这两个命令输出的格式不尽相同，但是输出的内容基本相同，比如都包含了IP地址、子网掩码、MAC地址、地址、MTU大小、网口的状态以及网络包收发的统计信息，下面就来说说这些信息，它们都与网络性能有一定的关系。
第一，网口的连接状态标志。其实也就是表示对应的网口是否连接到交换机或路由器等设备，如果ifconfig输出中看到有RUNNING，或者ip输出中有LOWER_UP，则说明物理网络是连通的，如果看不到，则表示网口没有接网线。
第二，MTU大小。默认值是1500字节，其作用主要是限制网络包的大小，如果IP层有一个数据报要传，而且网络包的长度比链路层的MTU还大，那么IP层就需要进行分片，即把数据报分成若干片，这样每一片就都小于MTU。事实上，每个网络的链路层MTU可能会不一样，所以你可能需要调大或者调小MTU的数值。
第三，网口的IP地址、子网掩码、MAC地址、地址。这些信息必须要配置正确，网络功能才能正常工作。
第四，网络包收发的统计信息。通常有网络收发的字节数、包数、错误数以及丢包情况的信息，如果TX（发送）和RX（接收）部分中errors、dropped、overruns、carrier以及collisions等指标不为0时，则说明网络发送或者接收出问题了，这些出错统计信息的指标意义如下：
errors表示发生错误的数据包数，比如校验错误、帧同步错误等；dropped表示丢弃的数据包数，即数据包已经收到了RingBuffer（这个缓冲区是在内核内存中，更具体一点是在网卡驱动程序里），但因为系统内存不足等原因而发生的丢包；overruns表示超限数据包数，即网络接收/发送速度过快，导致RingBuffer中的数据包来不及处理，而导致的丢包，因为过多的数据包挤压在RingBuffer，这样RingBuffer很容易就溢出了；carrier表示发生carrirer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；collisions表示冲突、碰撞数据包数；
ifconfig和ip命令只显示的是网口的配置以及收发数据包的统计信息，而看不到协议栈里的信息，那接下来就来看看如何查看协议栈里的信息。
socket信息如何查看？
我们可以使用netstat或者ss，这两个命令查看socket、网络协议栈、网口以及路由表的信息。
虽然netstat与ss命令查看的信息都差不多，但是如果在生产环境中要查看这类信息的时候，尽量不要使用netstat命令，因为它的性能不好，在系统比较繁忙的情况下，如果频繁使用netstat命令则会对性能的开销雪上加霜，所以更推荐你使用性能更好的ss命令。
从下面这张图，你可以看到这两个命令的输出内容：
可以发现，输出的内容都差不多，比如都包含了socket的状态（State）、接收队列（Recv-Q）、发送队列（Send-Q）、本地地址（LocalAddress）、远端地址（ForeignAddress）、进程PID和进程名称（PID/Programname）等。
接收队列（Recv-Q）和发送队列（Send-Q）比较特殊，在不同的socket状态。它们表示的含义是不同的。
当socket状态处于Established时：
Recv-Q表示socket缓冲区中还没有被应用程序读取的字节数；Send-Q表示socket缓冲区中还没有被远端主机确认的字节数；
而当socket状态处于Listen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；
在TCP三次握手过程中，当服务器收到客户端的SYN包后，内核会把该连接存储到半连接队列，然后再向客户端发送SYNACK包，接着客户端会返回ACK，服务端收到第三次握手的ACK后，内核会把连接从半连接队列移除，然后创建新的完全的连接，并将其增加到全连接队列，等待进程调用accept()函数时把连接取出来。
也就说，全连接队列指的是服务器与客户端完了TCP三次握手后，还没有被accept()系统调用取走连接的队列。
那对于协议栈的统计信息，依然还是使用netstat或ss，它们查看统计信息的命令如下：
ss命令输出的统计信息相比netsat比较少，ss只显示已经连接（estab）、关闭（closed）、孤儿（orphaned）socket等简要统计。
而netstat则有更详细的网络协议栈信息，比如上面显示了TCP协议的主动连接（activeconnectionsopenings）、被动连接（passiveconnectionopenings）、失败重试（failedconnectionattempts）、发送（segmentssendout）和接收（segmentsreceived）的分段数量等各种信息。
网络吞吐率和PPS如何查看？
可以使用sar命令当前网络的吞吐率和PPS，用法是给sar增加-n参数就可以查看网络的统计信息，比如
sar-nDEV，显示网口的统计数据；sar-nEDEV，显示关于网络错误的统计数据；sar-nTCP，显示TCP的统计数据
比如，我通过sar命令获取了网口的统计信息：
它们的含义：
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率，单位是KB/秒。rxcmp/s和txcmp/s分别是接收和发送的压缩数据包数，单位是包/秒。
对于带宽，我们可以使用ethtool命令来查询，它的单位通常是Gb/s或者Mb/s，不过注意这里小写字母b，表示比特而不是字节。我们通常提到的千兆网卡、万兆网卡等，单位也都是比特（bit）。如下你可以看到，eth0网卡就是一个千兆网卡：
$ethtooleth0|grepSpeedSpeed:1000Mb/s连通性和延时如何查看？要测试本机与远程主机的连通性和延时，通常是使用ping命令，它是基于ICMP协议的，工作在网络层。
比如，如果要测试本机到192.168.12.20IP地址的连通性和延时：
显示的内容主要包含icmp_seq（ICMP序列号）、TTL（生存时间，或者跳数）以及time（往返延时），而且最后会汇总本次测试的情况，如果网络没有丢包，packetloss的百分比就是0。
不过，需要注意的是，ping不通服务器并不代表HTTP请求也不通，因为有的服务器的防火墙是会禁用ICMP协议的。
工具总结
性能指标
工具
说明
吞吐量（BPS）
sarnethogsiftop
分别可以查看网络接口、进程以及IP地址的网络吞吐量
PPS
sar/proc/net/dev
查看网络接口的PPS
连接数
netstatss
查看网络连接数
延迟
pinghping3
通过ICMP、TCP等测试网络延迟
连接跟踪数
conntrack
查看和管理连接跟踪状况
路由
mtrroutetraceroute
查看路由并测试链路信息
DNS
dignslookup
排查DNS解析问题
防火墙和NAT
iptables
配置和管理防火墙及NAT规则
网卡功能
ethtool
查看和配置网络接口的功能
抓包
tcpmpwireshark
ngrep
抓包分析网络流量
内核协议栈跟踪
bccsystemtap
动态跟踪内核协议栈的行为

2. 网络性能指标

网络性能指标是用于衡量和评估计算机网络运行效率和性能的标准。以下是网络性能指标：

1、带宽（Bandwidth）：

带宽是网络连接中可用的最大数据传输速率，通常以每秒比特（bps）为单位衡量。较高的带宽表示网络可以传输更多数据，通常用于描述互联网连接速度。

2、延迟（Latency）：

延迟是数据从源到目的地所需的时间。它包括传输延迟（数据在网络中传输的时间）和处理延迟（数据在设备上处理的时间）。低延迟对于实时通信和在线游戏等应用非常重要。

网络发展的主要阶段和重要事件：

1、第一代计算机网络（20世纪40年代-50年代）：

在第二次世界大战期间，美国军方开发了第一台计算机ENIAC，同时建立了早期的计算机网络，如军方的SAGE系统和美国国防部的ARPANET。这些网络主要用于军事和科学研究。

2、ARPANET和互联网的诞生（1960年代-1970年代）：

ARPANET是互联网的前身，于1969年建成。它使用分组交换技术，允许多个计算机之间共享信息。1970年代末，TCP/IP协议奠定了互联网的基础，使各种网络能够互相连接，从而形成了互联网。

3、商业化互联网（1990年代）：

1990年代初，互联网开始商业化，出现了第一个Web浏览器（如Netscape Navigator）和搜索引擎（如Yahoo!）。这一时期互联网用户数量迅速增长，出现了许多互联网初创公司，如Amazon、eBay和Google。

4、宽带互联网（2000年代）：

2000年代初，宽带互联网成为主流，取代了拨号上网。宽带连接提供更快的数据传输速度，促进了在线媒体流媒体和云计算的发展。

5、移动互联网（2000年代至今）：

随着智能手机的普及，移动互联网得以迅速发展。3G、4G和5G技术的推出使移动设备可以更快速地访问互联网，并支持各种应用和服务，如社交媒体、移动应用和物联网（IoT）设备。

3. 计算机网络性能指标有哪些

计算机网络性能指标主要包括：带宽、吞吐量、时延、时延抖动、丢包率和网络可用性。

首先，带宽，它表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。我们可以将其理解为道路的宽度，宽度越大，同时通过的车辆就越多，数据传输也就越快。例如，当我们说一个网络的带宽为100Mbps时，就意味着每秒可以传输100兆比特的数据。

其次，吞吐量，它表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。与带宽不同，吞吐量更侧重于实际传输的数据量，而非最高传输能力。这就像一条道路在一天内实际通过的车辆数，它不仅取决于道路的宽度（带宽），还受到交通状况、红绿灯等多种因素的影响。

再次，时延，它是指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。时延包括发送时延、传播时延、处理时延和排队时延。这就像我们寄出一封信后，需要等待一段时间对方才能收到，这个时间就是时延。

此外，时延抖动是指分组时延的变化量，也就是说，如果每个分组的时延都相同，那么时延抖动就为0。但在实际网络中，由于各种因素的影响，每个分组的时延可能会有所不同，这时就会产生时延抖动。

丢包率是指在一定的时间范围内，传输过程中丢失的数据包占总数据包的比率。丢包率过高会影响网络的传输质量，可能导致数据传输不完整或失败。

最后，网络可用性是指在某个考察时间，系统能够正常运行的概率或时间占有率期望值。它是衡量网络性能的重要指标之一，一个高可用性的网络应该能够在各种情况下都能提供稳定、可靠的服务。

这些性能指标共同决定了计算机网络的整体性能和使用体验。在设计和优化网络时，我们需要根据实际需求和网络环境来选择合适的性能指标进行重点优化。