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bc10-router

bc10-routerのネットワークパフォーマンス測定

bc10-router/arago-projectとPCを使用し各ネットワークパフォーマンスを測定しました。

本稿ではその際のネットワーク構成、測定機器、測定ツールや測定手順について記載をします。

ネットワーク構成、機器接続構成

ネットワーク構成と測定機器、測定ツールについて記載をします。
ネットワーク構成は以下のとおりです。

network.jpg

測定機器

スループットの測定では測定ツールを動作させるマシンの処理能力が影響するため、
テストに使用する機器のスペック、処理能力を以下に挙げます。

bc10-router

  • CPU : ARMv7 Processor rev 3 (v7l) (OMAP3530 600MHz)
    • BogoMIPS : 585.04
  • OS : arago-projectベースLinux
    • kernel : 3.3.7
  • USBACパワードHUB
  • WAN側インタフェース : USB-Ethernetアダプター バッファロー LUA3-U2-ATX(ASIX AX88772)
  • LAN側インタフェース(アクセスポイント) : USB Wi-Fi アダプター バッファロー WLI-UG-G301N(Ralink 2870USB)

PC1

  • CPU : Intel(R) Atom(TM) CPU N280 @ 1.66GHz
    • CPU MHz : 800.000 x2
    • BogoMIPS : 3324.89
  • OS : Ubuntu 12.04(32bit)
    • kernel : 3.2.0-34-generic-pae
  • ネットワークインタフェース : Atheros Communications Inc. AR8132 Fast Ethernet

PC2

  • CPU : Intel(R) Atom(TM) CPU N270   @ 1.60GHz
    • CPU MHz : 800.000 x2
    • BogoMIPS : 3191.84
  • OS : Ubuntu 12.10(32bit)
    • kernel : 3.5.0-19-generic
  • ネットワークインタフェース : USB Wi-Fi アダプター LAN-W150N/U2IPH(Ralink 2870USB)

測定ツール

測定に使用したアプリケーションは以下のものです。

iperf

http://iperf.sourceforge.net/
The National Laboratory for Applied Network Research(NLANR).Distributed Applications Support Team(DAST).
(すでにこの組織/Projectは終了し現在は存在しません。)
で開発され、オープンソース・ソフトウェアとしてメンテナンスが続けられているネットワークスループット測定ツールです。
サーバ機能とクライアント機能を持ち、同じコマンドをネットワークの各終端でサーバとクライアントとして動作させ
2点間のスループットを測定することができます。

  • コマンド実行例
    • サーバ側
      # iperf -s
      ------------------------------------------------------------
      Server listening on TCP port 5001
      TCP window size: 85.3 KByte (default)
      ------------------------------------------------------------
      [  4] local 192.168.0.121 port 5001 connected with 192.168.0.138 port 57944
      [ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
      [  4]  0.0-10.1 sec   113 MBytes  93.9 Mbits/sec

      実行するとクライアントからの通信を待ち受け、通信を受けると測定結果を表示します。
      default では TCP port5001 を待ち受けます。

    • クライアント側
      # iperf -c 192.168.0.121
      ------------------------------------------------------------
      Client connecting to 192.168.0.121, TCP port 5001
      TCP window size: 20.7 KByte (default)
      ------------------------------------------------------------
      [  3] local 192.168.0.138 port 57944 connected with 192.168.0.121 port 5001
      [ ID] Interval       Transfer     Bandwidth
      [  3]  0.0-10.0 sec   113 MBytes  94.4 Mbits/sec

      指定したサーバ側に向けて10秒間にどれだけのデータを送ることができたかでスループットを計測します。

nuttcp

http://www.nuttcp.net/nuttcp/Welcome%20Page.html
ttcpを改良したnttcpを元に開発されたネットワークパフォーマンス測定ツールです。
iperfと同様、同じnuttcpコマンドを一方のPCではサーバとして実行し、
もう一方のPCからサーバの待ち受けしているPCへ通信を行いベンチマークを測定します。

  • コマンド実行例
    • サーバ側
      # nuttcp -S
    • クライアント側
      以下の実行例では -i で1秒ごとに状況を表示させています。
      # nuttcp -i1 192.168.30.1
         3.4375 MB /   1.00 sec =   28.8239 Mbps     0 retrans
         4.2500 MB /   1.00 sec =   35.6477 Mbps     0 retrans
         4.4375 MB /   1.00 sec =   37.2260 Mbps     0 retrans
         4.0000 MB /   1.00 sec =   33.5599 Mbps     0 retrans
         4.1875 MB /   1.00 sec =   35.1245 Mbps     0 retrans
         4.6250 MB /   1.00 sec =   38.7930 Mbps     0 retrans
         5.0625 MB /   1.00 sec =   42.4717 Mbps     0 retrans
         4.7500 MB /   1.00 sec =   39.8342 Mbps     0 retrans
         4.8750 MB /   1.00 sec =   40.8950 Mbps     0 retrans
         4.9375 MB /   1.00 sec =   41.4344 Mbps     0 retrans
      
        44.8750 MB /  10.07 sec =   37.3973 Mbps 3 %TX 18 %RX 0 retrans 2.07 msRTT

      10.07秒で44.8750MBのデータを送信しているので37.3973Mbpsの速度が出ています。
      TXはクライアント側のCPU使用率、
      RXはサーバ側のCPU使用率、
      retransはTCP再送パケット数
      msRTTは往復遅延時間(RoundTripTime/micro second単位)
      です。

測定手順

ルーターとしてのパフォーマンスを測定するためには、上記ネットワーク構成図の
bc10-router を挟んだ WAN側 PC1 と LAN側 PC2 の間で測定ツールを動作させ、
スループットを測定する必要があります。

また、ルーターとしてのパフォーマンス上
ネットワークの経路のどの部分がボトルネックになっているかを調べるため、
・WAN側インタフェース間 PC1 --- bc10-router eth0
・LAN側インタフェース間 bc10-router wlan0 --- PC2
のスループットも測定します。

測定結果

測定は
WAN側: サーバ動作
LAN側: クライアント動作
で行い、10回試行した平均求めています。
iperf はクライアント側で表示された計測値を使用しています。

PC1---bc10-router eth0間

  • iperfによる測定
    WAN側: PC1 iperf -s
    LAN側: bc10-router iperf -c 192.168.0.121
    12345678910Avg.
    Mbps94.394.494.394.494.594.594.594.494.594.594.4

  • nuttcpによる測定
    WAN側: PC1 nuttcp -S
    LAN側: bc10-router nuttcp 192.168.0.121
    12345678910Avg.
    Mbps93.819393.882393.886793.890593.887593.884293.880093.896493.876593.881993.8785
    %TX5150505050504950504949.9
    %RX2323232323232323232323
    retrans00000000000
    msRTT0.730.851.170.920.890.890.891.040.851.370.96

有線接続のため変動はほとんどなく、100Mの性能上限までスループットが出ています。 

bc10-router wlan0---PC2間

  • iperfによる測定
    WAN側: bc10-router iperf -s
    LAN側: PC2 iperf -c 192.168.30.1
    12345678910Avg.
    Mbps25.923.918.518.820.118.220.019.218.421.320.4

  • nuttcpによる測定
    WAN側: bc10-router nuttcp -S
    LAN側: PC2 nuttcp 192.168.30.1
    12345678910Avg.
    Mbps18.834717.997619.025919.731618.681419.882020.309920.088818.508521.373319.4434
    %TX11111111111
    %RX109101010101010101110
    retrans00000000000
    msRTT2.621.481.651.831.731.751.645.181.681.472.10

bc10-routerのAPは11nで設定してあり、クライアントのPC2もワンストリームの11nで接続していますが
11gの最高実効性能を少し上回る程度のスループットしか出ていません。
無線ルーターとしてはこの通信区間が速度のボトルネックになっています。

PC1---(bc10-router)---PC2間

  • iperfによる測定
    WAN側: PC1 iperf -s
    LAN側: PC2 iperf -c 192.168.0.121
    12345678910Avg.
    Mbps25.123.125.622.822.222.719.519.017.820.721.85

  • nuttcpによる測定
    WAN側: PC1 nuttcp -S
    LAN側: PC2 nuttcp 192.168.0.121
    12345678910Avg.
    Mbps26.720921.752423.421923.350722.585121.945519.229120.630319.065919.640821.8342
    %TX11111111111
    %RX87777766666.7
    retrans00000000000
    msRTT1.801.791.712.022.164.131.771.801.932.212.13

測定ツールのサーバ側、クライアント側ともCPU処理性能がbc10を上回るPCで動作させて測定しているため、
bc10-router wlan0--PC2間よりスループットが上回っています。
AP-PC2間が無線LANのため周囲の電波状況によりやや大きな変動がありますが、22Mbps前後のスループットが出ています。

更新記録

2012/12/14 初稿公開
2012/12/18 文言追加修正
2013/01/08 文言修正
2013/01/10 構成図修正、ページ名修正


添付ファイル: filenetwork.jpg 731件 [詳細]

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Last-modified: 2013-01-10 (木) 17:03:01 (1777d)