Iperf 源代码解析

1、Iperf 源代码分析（一） 概述前段时间学习Linux网络编程的有关知识，希望看一看这些网络编程的技术在实际的代码中是如何运用的。正巧实验室的项目中使用了开源网络性能测试软件Iperf，于是便初步分析了Iperf的源代码。现将分析代码的点滴收获写在我的Blog上，希望各位高人多多指教。Iperf 是美国伊利诺斯大学（University of Illinois）开发的一种网络性能测试工具。可以用来测试网络节点间TCP或UDP连接的性能，包括带宽、延时抖动（jitter，适用于UDP）以 及误码率（适用于UDP）等。关于Iperf的下载、安装以及详细的使用方法，可以参照：http:/ -s在连接的另一端启动Client:iperf -c 1.1.1.1此 处假设Server端的IP地址为1.1.1.1。经过一段测试时间（默认为10秒），在Server端和Client端就会打印出网络连接的各种性能参 数。Iperf作为一种功能完备的测试工具，还提供了各种选项，例如是建立TCP连接还是UDP连接、测试时间、测试应传输的字节总数、测试模式等。而测 试模式又分为单项测试（Normal Test

2、）、同时双向测试（Dual Test）和交替双向测试（Tradeoff Test）。此外，用户可以指定测试的线程数。这些线程各自独立的完成测试，并可报告各自的以及汇总的统计数据。对于Iperf的详细使用方法以及命令行 参数的意义，请参照上面的网页。Iperf是用C+语言实现的，对设计中的各种结构和功能单元都按照面向对象的思想进行建模。它主要用到了 Unix系统编程中两个主要的部分：Socket网络编程和多线程编程。因此，通过分析Iperf的源代码，我们就可以在实际的例子中学习面向对象编 程，Socket网络编程以及多线程编程的技术。同时，Iperf实现的功能比较简单，代码并不复杂，而且功能比较单一。因此，Iperf是我们研究 Unix系统编程技术的一个很好的学习对象。我所分析的是Iperf 1.7.0版的源代码。需要说明的是，Iperf的源代码中既包含了对应于Unix的部分，也包含了对应于Windows的部分。这两部分是通过条件编译的预处理语句分别编译的。我仅对Unix部分的代码进行分析。Iperf提供的库在开发Iperf的过程中，开发者把 Socket编程和多线程编程中经常用到的一些

3、系统调用封装成对象，屏蔽了底层函数的复杂接口，提供了模块化和面向对象的机制，也为我们提供了一些非常实 用的编程工具，我们可以在实现自己的程序时复用这些类。由于这些类实现的源代码都比较简单，也为我们修改前人的代码实现自己的功能提供了方便。这些类的定义与实现都在源代码文件夹的lib子文件夹下。主要包括以下一些对象：SocketAddr类：封装了Socket接口中的网络地址结构（sockaddr_in等）以及各种地址转换的系统调用（gethostbyname、gethostbyaddr、inet_ntop等）；Socket类：封装了socket文件描述符，以及socket、listen、connect等系统调用；Mutex类以及Condition类：封装了POSIX标准中的mutex和condition（条件变量）线程同步机制；Thread类：封装了POSIX标准中的多线程机制，提供了一种简单易用的线程模型；Timestamp类：通过Unix系统调用gettimeofday实现了一个时间戳对象，提供了获得当前时间戳，计算两个时间戳之间的先后关系等方法。此外，在lib文件夹中还包括一些Iper

4、f的实现提供的实用工具函数，包括endian.c文件中的字节序转 换函数、gnu_getopt文件中的命令行参数处理函数、snprintf文件中的字符串格式化函数、signal.c文件中的与信号处理有关的函数、 string.c文件中的字符处理函数、tcp_window_size.c文件中的TCP窗口大小处理函数等。接下来对lib文件夹中的一些比较重要的类和函数进行说明。Iperf 源代码分析（二） Thread类Thread类封装了POSIX标准中的多线程机制，提供了一种简单易用的线程模型。Thread类是Iperf的实现中比较重要的类，使Iperf实现多线程并行操作的核心。Thread类的定义在文件lib/Thread.hpp中，其实现位于lib/Thread.cpp中。/* - */class Thread public: Thread( void ); virtual Thread(); / start or stop a thread executing void Start( void ); void Stop( void ); / run is the main loop

5、 for this thread / usually this is called by Start(), but may be called / directly for single-threaded applications. virtual void Run( void ) = 0; / wait for this or all threads to complete void Join( void ); static void Joinall( void ); void DeleteSelfAfterRun( void ) mDeleteSelf = true; / set a thread to be daemon, so joinall wont wait on it void SetDaemon( void ); / returns the number of user (i.e. not daemon) threads static int NumUserThreads( void ) return sNum; static nthread_t GetID( void

6、 ); static bool EqualID( nthread_t inLeft, nthread_t inRight ); static nthread_t ZeroID( void );protected: nthread_t mTID; bool mDeleteSelf; / count of threads; used in joinall static int sNum; static Condition sNum_cond;private: / low level function which calls Run() for the object / this must be static in order to work with pthread_create static void* Run_Wrapper( void* paramPtr ); / end class Thread数据成员说明：mTID纪录本线程的线程ID；mDeleteSelf通过方法DeleteSelfAfterRun设置，用来说明是否在线程结束后释放属于该现程的变量；sNum是一个静态变量，即为

7、所有的Thread实例所共有的。该变量纪录所生成的线程的总数。Thread对象的Joinall方法通过该变量判断所有的Thread实例是否执行结束；sNum_cond是用来同步对sNum的操作的条件变量，也是一个静态变量。主要函数成员说明：Start方法：/* -* Start the objects thread execution. Increments thread* count, spawns new thread, and stores thread ID.* - */void Thread:Start( void ) if ( EqualID( mTID, ZeroID() ) ) / increment thread count sNum_cond.Lock(); sNum+; sNum_cond.Unlock(); Thread* ptr = this; / pthreads - spawn new thread int err = pthread_create( &mTID, NULL, Run_Wrapper, ptr ); FAIL( err != 0, pthr

8、ead_create ); / end Start首 先通过Num+纪录一个新的线程的产生，之后通过pthread_create系统调用产生一个新的线程。新线程执行Run_Wrapper函数，以至 向该Thread实例的ptr指针作为参数。原线程在判断pthread_create是否成功后退出Start函数。Stop方法：/* -* Stop the thread immediately. Decrements thread count and* resets the thread ID.* - */void Thread:Stop( void ) if ( ! EqualID( mTID, ZeroID() ) ) / decrement thread count sNum_cond.Lock(); sNum-; sNum_cond.Signal(); sNum_cond.Unlock(); nthread_t oldTID = mTID; mTID = ZeroID(); / exit thread / use exit() if called from within this thread / use cancel() if called from a different

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