Calcolare la velocità effettiva di rete tramite Interconnect

Questo tutorial descrive come calcolare la velocità effettiva di rete, sia all'interno Google Cloud che nelle località on-premise o cloud di terze parti che sono connesse tramite Cloud Interconnect. Questo documento descrive come analizzare i risultati, elenca le variabili che possono influire sul rendimento della rete e fornisce alcuni suggerimenti per la risoluzione dei problemi.

Limitazioni e considerazioni

  • Si applicano le limitazioni di Cloud Interconnect. Per ulteriori informazioni, consulta Quote di Cloud Interconnect.
  • Limiti NIC: Google Cloud tiene conto della larghezza di banda di ogni istanza di macchina virtuale (VM), non di ogni interfaccia di rete (NIC) o indirizzo IP. Il tipo di macchina di una VM ne determina la velocità in uscita massima. Tuttavia, questa velocità può essere raggiunta solo in situazioni specifiche. Consulta questa tabella per il numero di vCPU per tipo di macchina.
  • Si applicano altri dispositivi nel percorso (firewall, switch con buffer piccoli e dispositivi di altri fornitori) e le relative limitazioni. Esegui le seguenti attività per mitigare queste limitazioni.

    • Raccogli le statistiche di rete su firewall e switch nel percorso.
    • Per i test di Cloud Interconnect, ignora il maggior numero possibile di dispositivi tra l'host on-premise e il dispositivo Google Edge.
    • Identifica e verifica tutti i dispositivi nel percorso tra la rete on-premise e la Google Cloud VM per verificare se possono essere la causa di problemi di velocità effettiva.

Panoramica degli strumenti per misurare la velocità effettiva di rete

Questo tutorial illustra l'utilizzo dei seguenti strumenti per calcolare la velocità effettiva di rete:

  • iPerf3: uno strumento di test di rete in grado di creare flussi di dati TCP/UDP (single-thread o multi-thread) e misurare la velocità effettiva della rete che li trasporta.

  • Netperf: uno strumento simile a iPerf3, ma adatto per i test di velocità effettiva su istanze multi-CPU che sono CPU-bound su una singola CPU.

  • tcpdump: un analizzatore di pacchetti da riga di comando che acquisisce i dettagli dei pacchetti e le comunicazioni TCP/IP per la risoluzione dei problemi più avanzata. Lo strumento tcpdump è compatibile con altri strumenti, come Wireshark.

  • Netstat: un'utilità di rete da riga di comando che mostra le connessioni di rete per il Transmission Control Protocol (sia in entrata che in uscita), le tabelle di routing e diverse statistiche dell'interfaccia di rete (controller dell'interfaccia di rete o interfaccia di rete definita dal software) e del protocollo di rete.

  • mtr: uno strumento di diagnostica di rete che esegue sia le funzioni traceroute che ping. Esegue il probing dei router nel percorso di routing limitando il numero di hop che i singoli pacchetti possono attraversare e ascolta le risposte alla scadenza.

Misurare la velocità effettiva con iPerf3

Segui questa procedura per misurare la velocità effettiva da una singola istanza VM.

Scegliere un tipo di macchina di grandi dimensioni

Per eseguire i test di velocità effettiva, utilizza un tipo di macchina di grandi dimensioni, ad esempio n1-standard-8. Questo tipo di macchina fornisce un limite di velocità effettiva in uscita massimo di 16 Gbps, quindi la velocità effettiva in uscita per VM non interferisce con i test.

Installare gli strumenti

Installare iPerf3, mtr, netstat e tcpdump su un'istanza VM Linux

Per le distribuzioni basate su Debian, esegui i seguenti comandi:

    sudo apt-get update
    sudo apt-get install iperf3 tcpdump mtr netstat

Per le distribuzioni basate su Red Hat, esegui i seguenti comandi:

    yum update
    yum install iperf3 tcpdump mtr netstat

Installare netperf

Per le distribuzioni basate su Debian, esegui i seguenti comandi:

    sudo apt-get install git build-essential autoconf texinfo -y
    git clone https://github.com/HewlettPackard/netperf.git
    cd netperf
    ./autogen.sh
    ./configure --enable-histogram --enable-demo=yes
    make
    cp src/netserver ~/.local/bin
    cp src/netperf ~/.local/bin

Per le distribuzioni basate su Red Hat, esegui i seguenti comandi:

    sudo yum install git build-essential autoconf texinfo -y
    git clone https://github.com/HewlettPackard/netperf.git
    cd netperf
    ./autogen.sh
    ./configure --enable-histogram --enable-demo=yes
    make
    cp src/netserver ~/.local/bin
    cp src/netperf ~/.local/bin

Eseguire i test dei prerequisiti

  1. Assicurati che le dimensioni collegamento VLAN siano configurate correttamente. Per ulteriori informazioni, consulta Modificare i collegamenti VLAN.
  2. Su entrambe le estremità della connessione (ogni terminale), esegui il comando top o htop per monitorare l'utilizzo della CPU.
  3. Raccogli le statistiche di rete utilizzando il comando netstat prima di eseguire qualsiasi test.

    netstat -s >> netstat.log
    
  4. In un altro terminale, esegui il comando tcpdump prima di qualsiasi acquisizione con il valore parametro snaplen di 128.

    Esegui questo comando su entrambi gli endpoint.

    sudo /usr/sbin/tcpdump -s 128 -i [DEVICE_INTERFACE] host [IP_ADDRESS of remote side] -w mycap.pcap
    
  5. Ottieni le dimensioni della memoria di lettura e scrittura sugli host di origine e di destinazione.

    $ sysctl net.ipv4.tcp_rmem
    $ sysctl net.ipv4.tcp_wmem
    $ sysctl net.core.rmem_max
    $ sysctl net.core.rmem_default
    $ net.core.wmem_max
    $ net.core.wmem_default
    $ uname -r
    $ cat /etc/os-release
    

Eseguire i test iperf3

Ti consigliamo di eseguire più stream paralleli di test iperf3. Ti consigliamo di eseguire un minimo di quattro test e un massimo di dieci test per ottenere risultati utili.

  1. In un altro terminale, esegui il server iperf3 su un'estremità della connessione (una VM o una macchina on-premise). Più stream richiedono più server iperf3.

  2. Esegui lo strumento iPerf3 con il flag udp per i test di Cloud Interconnect. Se la velocità effettiva scelta con UDP viene raggiunta, devi eseguire ulteriori passaggi per la risoluzione dei problemi.

  3. Per eseguire più server iperf3 dalla riga di comando, esegui i seguenti comandi:

    $ iperf3 -s -p 5101&; iperf3 -s -t 30 -p 5102&; iperf3 -s  -p 5103 &
    
  4. Utilizza il seguente script bash per eseguire più server iperf3:

    #!/bin/bash
    #start iperf3 server running in background
    
    for i in `seq 0 9`;
    do
            iperf3 -s  -B 10.0.100.35 -t 30 -u -p 521$i &
    done
    

Per impostazione predefinita, iperf3 client viene eseguito per 10 secondi, il che potrebbe non essere sufficiente per consentire a TCP di raggiungere la velocità effettiva massima. Imposta il valore DURATION su almeno 30 secondi per ottenere risultati più affidabili.

    iperf3 -c [server IP address] -P [THREADS] -t [DURATION]

Script bash per eseguire più stream UDP iperf3

echo "UDP iperf test - 10 streams"
for i in `seq 0 9`;
do
       iperf3 -B 10.0.100.35 -c 192.168.50.3 --logfile ~/gcpvm_client-521$i.log -u -b 1G  -l 1390 -t10 -p 521$i    &

done

Script bash per eseguire più stream TCP iperf3

echo "UDP iperf test - 10 streams"
for i in `seq 0 9`;
do
       iperf3 -B 10.0.100.35 -c 192.168.50.3 --logfile ~/gcpvm_client-521$i.log -b 1G  -l 1390 -t10 -p 521$i    &

done

Durante l'esecuzione del test iperf3, monitora il carico della CPU su entrambi i dispositivi. Se il carico della CPU è vicino al 100%, la CPU è un collo di bottiglia per un thread iperf3. In questo caso, utilizza lo strumento Netperf, perché supporta più CPU.

Se non riesci a eseguire Netperf, puoi avviare più server e client iPerf3 su terminali e porte diversi contemporaneamente.

Analizzare i risultati dei test

Esegui i seguenti passaggi.

  1. Controlla i risultati del client iperf3 per la larghezza di banda e la perdita di pacchetti.
  2. Controlla i risultati del server iperf3 per eventuali pacchetti fuori sequenza.
  3. Esegui l'analisi dell'acquisizione dei pacchetti. Esegui il comando seguente per convertire il file pcap in un file di testo.

    tcpdump -A -[PCAP-FILENAME].pcap > [TXT-FILENAME].txt
    
  4. Esegui il comando seguente per ottenere il totale dei pacchetti e dei pacchetti fuori sequenza.

    grep -e "Total" -A1 pcap [TXT-FILENAME]
    

    L'output è il seguente:

    gcpvm-send-5210.txt:Total UDP packets: 874032
    gcpvm-send-5210.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 0
    gcpvm-send-5211.txt:Total UDP packets: 791218
    gcpvm-send-5211.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 0
    gcpvm-send-5212.txt:Total UDP packets: 961510
    gcpvm-send-5212.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 0
    gcpvm-send-5213.txt:Total UDP packets: 961517
    gcpvm-send-5213.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 0
    gcpvm-send-5214.txt:Total UDP packets: 961501
    gcpvm-send-5214.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 0
    gcpvm-send-5215.txt:Total UDP packets: 961521
    gcpvm-send-5215.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 0
    gcpvm-send-5216.txt:Total UDP packets: 889932
    gcpvm-send-5216.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 0
    gcpvm-send-5217.txt:Total UDP packets: 961483
    gcpvm-send-5217.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 0
    gcpvm-send-5218.txt:Total UDP packets: 961479
    gcpvm-send-5218.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 0
    gcpvm-send-5219.txt:Total UDP packets: 961518
    gcpvm-send-5219.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 0
    

    La seguente analisi mostra la perdita di pacchetti durante un test del rendimento:

    $ grep -e "Total" -A1 onPrem-send-*.txt
    

    L'output è il seguente:

    "Total" -A1 onPrem-send-*.txt
    onPrem-send-5210.txt:Total UDP packets: 858698
    onPrem-send-5210.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 5408
    --
    onPrem-send-5211.txt:Total UDP packets: 857667
    onPrem-send-5211.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 4929
    --
    onPrem-send-5212.txt:Total UDP packets: 857126
    onPrem-send-5212.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 5349
    --
    onPrem-send-5213.txt:Total UDP packets: 857424
    onPrem-send-5213.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 5495
    --
    onPrem-send-5214.txt:Total UDP packets: 857139
    onPrem-send-5214.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 4692
    --
    onPrem-send-5215.txt:Total UDP packets: 857175
    onPrem-send-5215.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 4789
    --
    onPrem-send-5216.txt:Total UDP packets: 857104
    onPrem-send-5216.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 5196
    --
    onPrem-send-5217.txt:Total UDP packets: 857122
    onPrem-send-5217.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 5423
    --
    onPrem-send-5218.txt:Total UDP packets: 857383
    onPrem-send-5218.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 5283
    --
    onPrem-send-5219.txt:Total UDP packets: 857313
    onPrem-send-5219.txt:Total out-of-order packets: 0, missing packets: 4934
    
  5. Accedi alla pagina del dispositivo per controllare la velocità effettiva della porta.

  6. Se l'output di netstat mostra errori di lettura/scrittura, potrebbe essere necessario ottimizzare il flusso collettivo TCP/UDP.

  7. Se sono presenti pacchetti fuori sequenza, le acquisizioni di pacchetti devono essere eseguite nei gateway VPN per ulteriori analisi. Per ulteriori informazioni sull'esecuzione delle acquisizioni di pacchetti nei gateway VPN, apri una richiesta di assistenza.

  8. Se il test UDP iperf3 raggiunge la velocità effettiva desiderata, il problema deve essere altrove e potrebbe essere necessaria l'ottimizzazione di TCP.