文章内容为学习整理笔记，绝大部分来源于 倪朋飞 老师的 Linux性能优化实战
一、Linux 网络性能指标
实际上，我们通常用带宽、吞吐量、延时、PPS（Packet Per Second）等指标衡量网络的性能：
• 带宽：表示链路的最大传输速率，单位通常为 b/s （比特 / 秒）。在为服务器选购网卡时，带宽就是最核心的参考指标。常用的带宽有 1000M、10G、40G、100G 等。
• 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，也就是该网络的使用率。
• 延时：表示从网络请求发出后，一直到收到远端响应，所需要的时间延迟。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，建立连接需要的时间（比如 TCP 握手延时），或一个数据包往返所需的时间（比如 RTT）。
• 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 可以达到或者接近理论最大值）。而基于 Linux 服务器的转发，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例）等也是常用的性能指标。
二、网络配置
ifconfig 或者 ip 命令，通常是用来查看网络接口的配置和状态。
以网络接口 eth0 为例，运行下面的两个命令，查看它的配置和状态：
[root@cp-3 ~]# ifconfig eth0
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1450
inet 10.0.0.14 netmask 255.255.255.0 broadcast 10.0.0.255
inet6 fe80::f816:3eff:fedf:4c47 prefixlen 64 scopeid 0x20<link>
ether fa:16:3e:df:4c:47 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX packets 1182511 bytes 1170595408 (1.0 GiB)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 1228469 bytes 240313471 (229.1 MiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
[root@cp-3 ~]# ip -s a show dev eth0
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1450 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
link/ether fa:16:3e:df:4c:47 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 10.0.0.14/24 brd 10.0.0.255 scope global dynamic eth0
valid_lft 56381sec preferred_lft 56381sec
inet6 fe80::f816:3eff:fedf:4c47/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
RX: bytes packets errors dropped overrun mcast
1170595974 1182518 0 0 0 0
TX: bytes packets errors dropped carrier collsns
240314609 1228474 0 0 0 0 你可以看到，ifconfig 和 ip 命令输出的指标基本相同，只是显示格式略微不同。比如，它们都包括了网络接口的状态标志、MTU 大小、IP、子网、MAC 地址以及网络包收发的统计信息。
v这些具体指标的含义，在帮助文档中都有详细的说明，不过，这里有几个跟网络性能密切相关的指标，需要特别关注一下。
第一，网络接口的状态标志。ifconfig 输出中的 RUNNING ，或 ip 输出中的 LOWER_UP ，都表示物理网络是连通的，即网卡已经连接到了交换机或者路由器中。如果你看不到它们，通常表示网线被拔掉了。
第二，MTU 的大小。MTU 默认大小是 1500，根据网络架构的不同（比如是否使用了 VXLAN 等叠加网络），你可能需要调大或者调小 MTU 的数值。
第三，网络接口的 IP 地址、子网以及 MAC 地址。这些都是保障网络功能正常工作所必需的，你需要确保配置正确。
第四，网络收发的字节数、包数、错误数以及丢包情况，特别是 TX（发送，transport） 和 RX（接收，receive） 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：
• 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 Ring Buffer，但因为内存不足等原因丢包；
• 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）而导致的丢包；
• 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：表示碰撞数据包数。
三、套接字
netstat 或者 ss ，通常用来查看套接字、网络栈、网络接口以及路由表的信息。netstat 和 ss 分别属于软件包 net-tools 和 iproute。
[root@cp-3 ~]# netstat -ntlp | head -4
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State PID/Program name
tcp 0 0 10.0.0.14:8300 0.0.0.0:* LISTEN 3112/consul
tcp 0 0 10.0.0.14:8301 0.0.0.0:* LISTEN 3112/consul
[root@cp-3 ~]# ss -ntlp | head -4
State Recv-Q Send-Q Local Address:Port Peer Address:Port
LISTEN 0 128 10.0.0.14:8300 *:* users:(("consul",pid=3112,fd=6))
LISTEN 0 128 10.0.0.14:8301 *:* users:(("consul",pid=3112,fd=12))
LISTEN 0 128 10.0.0.14:8302 *:* users:(("consul",pid=3112,fd=8))
以上两个命令使用选项含义一致：
-n： 表示不做名字解析，显示数字地址和端口而不是名字
-t： 表示只显示 TCP 套接字
-l：表示只显示监听套接字
-p： 表示显示进程信息 netstat 和 ss 的输出也是类似的，都展示了套接字的状态、接收队列、发送队列、本地地址、远端地址、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。当你发现它们不是 0 时，说明有网络包的堆积发生。当然还要注意，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：接收队列长度，表示收到的数据在套接字缓冲中还没有被应用程序取走。
• Send-Q：发送队列长度，表示对方没有收到的数据或者说还没有被远端主机确认，还在本地缓冲区中。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。 如果接收队列Recv-Q一直处于阻塞状态，可能是遭受了拒绝服务 denial-of-service 攻击。如果发送队列Send-Q不能很快的清零，可能是有应用向外发送数据包过快，或者是对方接收数据包不够快。这两个值通常应该为0，如果不为0可能是有问题的。
所谓全连接，是指服务器收到了客户端的 ACK，完成了 TCP 三次握手，然后就会把这个连接挪到全连接队列中。这些全连接中的套接字，还需要被 accept() 系统调用取走，服务器才可以开始真正处理客户端的请求。
与全连接队列相对应的，还有一个半连接队列。所谓半连接是指还没有完成 TCP 三次握手的连接，连接只进行了一半。服务器收到了客户端的 SYN 包后，就会把这个连接放到半连接队列中，然后再向客户端发送 SYN+ACK 包。
四、网络协议栈
使用 netstat 或 ss ，也可以查看网络协议栈的信息：
[root@cp-3 ~]# netstat -s
......
Tcp:
317542 active connections openings
17 passive connection openings
214221 failed connection attempts
0 connection resets received
7 connections established
3183710 segments received
3297690 segments send out
13 segments retransmited
0 bad segments received.
128552 resets sent
......
[root@cp-3 ~]# ss -s
Total: 313 (kernel 396)
TCP: 21 (estab 7, closed 0, orphaned 0, synrecv 0, timewait 0/0), ports 0
Transport Total IP IPv6
* 396 - -
RAW 0 0 0
UDP 11 7 4
TCP 21 15 6
INET 32 22 10
FRAG 0 0 0 ss 只显示已经连接、关闭、孤儿套接字等简要统计，而 netstat 则提供的是更详细的网络协议栈信息。
比如，上面 netstat 的输出示例，就展示了 TCP 协议的主动连接、被动连接、失败重试、发送和接收的分段数量等各种信息。
五、网络吞吐和PPS
查看系统当前的网络吞吐量和 PPS， 一般用sar。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 需要 sysstat 软件包
[root@cp-3 ~]# sar -n DEV 1 1
Linux 3.10.0-957.21.3.el7.x86_64 (cp) 08/11/2021 _x86_64_ (1 CPU)
03:07:02 PM IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s %ifutil
03:07:03 PM eth0 21.00 17.00 1.46 12.54 0.00 0.00 0.00 0.00
03:07:03 PM lo 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Average: IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s %ifutil
Average: eth0 21.00 17.00 1.46 12.54 0.00 0.00 0.00 0.00
Average: lo 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00输出含义：
• 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数据包数，单位是包/秒。
• %ifutil 是网络接口的使用率，即半双工模式下为 (rxkB/s+txkB/s)/Bandwidth，而全双工模式下为 max(rxkB/s, txkB/s)/Bandwidth。 其中，Bandwidth 可以用 ethtool 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。但是查询的网卡需要支持这种方式，虚拟机一般都不行。
如下，这是一个万兆网卡。
[root@controller ~]# ethtool eth0 | grep -i speed
Speed: 10000Mb/s