Netzwerk Perfomance

Intention

• Router, Switche, Kabel wurden verbessert
• Microprozessoren hinken hinten dran
• Letztendlich muss das Betriebssystem die Daten verarbeiten
• Darum ist ein präzises Anpassen des Betriebssystem wichtig

Wie verarbeitet das Betriebssystem die Daten

• Daten werden von der Netzwerkkarte aufgenommen
• Danach werden sie im Ring Buffer für den Empfang (RX) gespeichert
• Es gibt auch einen Ring Buffer für das Senden (TX)
• Wenn der Kernel auf das Paket zugreifen kann löst der Treiber einen Software IRQ aus
• Dieser veranlasst einen Datenzugriff (DMA)
• Der Kernel bekommt die Daten in Datenstruktur sk_buff um das Paket bis zur MTU zu halten.
• Wenn die Kernel Buffer gefüllt sind gehen die Daten an die IP/TCP oder UDP Schicht.

• Früher löste ein Hard Interupt das Senden aus.
• Dies wurde durch den Soft Interrupt ersetzt.
• Dieser wird verwaltet von der New API.

Tools zum Monitoring und Diagnose des Systems

• ip
• netstat
• ss
• ethtool

Benchmarkprogramme vor dem Tunen

• netperf
• iperf
• iperf3

Grundlegendes vor Tunning

• Jedes System ist unterschiedlich (CPU,MEM,NIC,OS)
• Es gibt keine Universallösung
• Man braucht gute Kenntnisse des Systems
• Man muss den Flaschenhals finden

Pakete werden verworfen

Das Problem kann an folgenden Punkten liegen:

• NIC
• SOFT IRQ
• Kernel Buffer
• Netwerkschicht (IP,TCP,UDP)

Erster Perfomance Test mit Iperf3

Server

• iperf3 -s -p 1234

-----------------------------------------------------------
Server listening on 1234
-----------------------------------------------------------
Accepted connection from 10.81.4.8, port 43630
[  5] local 10.81.1.79 port 1234 connected to 10.81.4.8 port 43632
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
[  5]   0.00-1.00   sec  2.35 GBytes  20.2 Gbits/sec                  
[  5]   1.00-2.00   sec  2.86 GBytes  24.6 Gbits/sec                  
[  5]   2.00-3.00   sec  2.83 GBytes  24.3 Gbits/sec                  
[  5]   3.00-4.00   sec  2.80 GBytes  24.0 Gbits/sec                  
[  5]   4.00-5.00   sec  2.86 GBytes  24.6 Gbits/sec                  
[  5]   5.00-6.00   sec  2.79 GBytes  24.0 Gbits/sec                  
[  5]   6.00-7.00   sec  2.88 GBytes  24.8 Gbits/sec                  
[  5]   7.00-8.00   sec  2.87 GBytes  24.6 Gbits/sec                  
[  5]   8.00-9.00   sec  2.72 GBytes  23.4 Gbits/sec                  
[  5]   9.00-10.00  sec  2.84 GBytes  24.4 Gbits/sec                  
[  5]  10.00-10.04  sec   106 MBytes  22.7 Gbits/sec                  
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
[  5]   0.00-10.04  sec  0.00 Bytes  0.00 bits/sec                  sender
[  5]   0.00-10.04  sec  27.9 GBytes  23.9 Gbits/sec                  receiver
-----------------------------------------------------------
Server listening on 1234
-----------------------------------------------------------

Client

• iperf3 -c 10.81.1.79 -p 1234

Connecting to host 10.81.1.79, port 1234
[  4] local 10.81.4.8 port 43632 connected to 10.81.1.79 port 1234
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr  Cwnd
[  4]   0.00-1.00   sec  2.47 GBytes  21.2 Gbits/sec    0   3.11 MBytes       
[  4]   1.00-2.00   sec  2.87 GBytes  24.6 Gbits/sec    0   3.11 MBytes       
[  4]   2.00-3.00   sec  2.82 GBytes  24.2 Gbits/sec    0   3.11 MBytes       
[  4]   3.00-4.00   sec  2.80 GBytes  24.0 Gbits/sec    0   3.11 MBytes       
[  4]   4.00-5.00   sec  2.87 GBytes  24.7 Gbits/sec    0   3.11 MBytes       
[  4]   5.00-6.00   sec  2.78 GBytes  23.9 Gbits/sec    0   3.11 MBytes       
[  4]   6.00-7.00   sec  2.90 GBytes  24.9 Gbits/sec    0   3.11 MBytes       
[  4]   7.00-8.00   sec  2.85 GBytes  24.5 Gbits/sec    0   3.11 MBytes       
[  4]   8.00-9.00   sec  2.72 GBytes  23.4 Gbits/sec    0   3.11 MBytes       
[  4]   9.00-10.00  sec  2.84 GBytes  24.4 Gbits/sec    0   3.11 MBytes       
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval           Transfer     Bandwidth       Retr
[  4]   0.00-10.00  sec  27.9 GBytes  24.0 Gbits/sec    0             sender
[  4]   0.00-10.00  sec  27.9 GBytes  24.0 Gbits/sec                  receiver

iperf Done.

Statistiken anzeigen mit Ethtool

• ethtool -S eth0

NIC statistics:
     rx_packets: 84
     tx_packets: 86
     rx_bytes: 25416
     tx_bytes: 16356
     rx_broadcast: 1
     tx_broadcast: 2
     rx_multicast: 0
     tx_multicast: 8
     rx_errors: 0
     tx_errors: 0
     tx_dropped: 0
     multicast: 0
     collisions: 0
     rx_length_errors: 0
     rx_over_errors: 0
     rx_crc_errors: 0
     rx_frame_errors: 0
     rx_no_buffer_count: 0
     rx_missed_errors: 0
     tx_aborted_errors: 0
     tx_carrier_errors: 0
     tx_fifo_errors: 0
     tx_heartbeat_errors: 0
     tx_window_errors: 0
     tx_abort_late_coll: 0
     tx_deferred_ok: 0
     tx_single_coll_ok: 0
     tx_multi_coll_ok: 0
     tx_timeout_count: 0
     tx_restart_queue: 0
     rx_long_length_errors: 0
     rx_short_length_errors: 0
     rx_align_errors: 0
     tx_tcp_seg_good: 1
     tx_tcp_seg_failed: 0
     rx_flow_control_xon: 0
     rx_flow_control_xoff: 0
     tx_flow_control_xon: 0
     tx_flow_control_xoff: 0
     rx_long_byte_count: 25416
     rx_csum_offload_good: 0
     rx_csum_offload_errors: 0
     alloc_rx_buff_failed: 0
     tx_smbus: 0
     rx_smbus: 0
     dropped_smbus: 0

Quelle

• https://i0.wp.com/opensourceforu.com/wp-content/uploads/2016/08/Figure-1-Data-receiving-

process.jpg