iPerf3 -M参数详解，场景分析

从文章iperf参数(iperf3命令)详解中我们已经知道-M是用于设置TCP的MSS最大分片长度。本文假设读者应该已经理解什么是IP分片，为什么会产生IP分片，为什么要避免IP分片以及如何避免IP分片IP分片和TCP分段解析–之IP分片。那么设置适当的-M参数，有助于我们在使用iperf测试过程中得到最好的吞吐量测试结果，如果-M设置不当，就有可能引发IP分片，从而进一步引发大量重传，导致拥塞而导致吞吐量测试结果不理想。

iPerf3 -M参数说明

对-M参数的原始解释为：Attempt to set the TCP maximum segment size (MSS). The MSS is usually the MTU - 40 bytes for the TCP/IP header. For ethernet, the MSS is 1460 bytes (1500 byte MTU)。我们从参数解释中可以得知，如果设置了-M参数，那么iPerf3会尝试去设置TCP的MSS最大分片长度。MSS通常是MTU减去40字节的TCP/IP首部。对以达网来说MSS是1460（MTU是1500字节）。
通过IP分片和TCP分段解析–之IP分片这篇文章，我们已经知道了，IP分片产生的原因，了解IP分片带来的坏处，以及该如何设置合适的MSS来避免IP分片。
那么我们，只要根据测试链路中的路径MTP（PMTU），通过-M，让MSS<=PMTU-40，那么在整个网络中就不会发生分片，从而避免了IP分片给给测试结果带来的坏影响。

几个典型测试场景中应该如何设定合适的-M参数值

我们先来理解一下，通常我们用以下四个指标去衡量一个网络的质量（假设网络的转发路径是固定不变的）：

• 带宽
• 延时
• 丢包率
• 抖动
  这四个指标中，带宽和延时与IP分片，TCP分段没有什么相关性，所以与-M参数的选择无关。我们只需要从丢包率与抖动二个指标去考虑-M参数应该如何设置就可以了。

理想局域网模型（无丢包，无抖动）

-M参数修改的是在无丢包，无抖动的理想模型中，IP报文是不会丢失的，IP分片不会带来网络传输效率的降低，那么是不需要设置-M参数的。

高丢包，无抖动模型

这种网络模型或者说高丢包，低抖动的网络在现实网络中是很罕见的，但可以在测试环境中我们有时会构建这样的测试模型（比如5G基站的空口丢包测试场景）。在这样的模型中，意味着IP报文会丢失，但IP报文会按发送顺序到达接收端，不会或者极少产生乱序。在这种模型中，IP某个分片的丢失，会引发属于同一个TCP报文的多个IP分片全部需要重传。我们假设TCP每次发送的报文的大小都是一样大的，每次都会在IP层刚好被分成n个IP分片。如果我们用-M把要发送的报文大小限制成<=原来的1/n，那么就可以完全避免IP分片的产生。

• 在要发送的TCP报文的长度大于MTU的情况下
  考虑以下二个情况
  在分片的场景下：
  需要重传n个IP分片。
  在不分片的场景下：
  需要重传1个IP分片

这里重传所占用的网络带宽减少到原来的1/n，那么网络利用率就得到的有效的提升。此时我们需要设置-M参数，并使得MSS<=PMTU-40，来避免分片的发生。

• 在要发送的TCP报文的长度小于等于MTU的情况下
  本来就不会发生分片，那么不需要设置-M参数。

高丢包，高抖动模型（网络质量比较差，IP转发路径变化频繁）

这种网络模型是比较常见的，比较烂的经过多个路由路的广域网就属于这种网络。高丢包率如何影响-M的设置，我们已经在上一章中介绍了，这里主要考虑高抖动，意味着先发的IP报文可能会后到达接收端，在这种情况下其实也分二个情况：

第一个是抖动没有那么厉害，属于同一个TCP的后发的IP分片先到达，等待时间（接收方要等待属于同一个TCP的所有IP分片到达后才能完成TCP报文的重组）还没有超出TCP的超时重发定时器，没有引发TCP层重传时，延时到达的IP分片不产生坏的影响，那么不需要设置-M参数。
另外一个是抖动很厉害，属于同一个TCP的后发的IP分片先到达，等待时间（接收方要等待属于同一个TCP的所有IP分片到达后才能完成TCP报文的重组）已经超出TCP的超时重发定时器，引发TCP层重传时，那么这个情况就等同于引发了所有IP分片的重传，我们需要设置-M参数，并使得MSS<=PMTU-40，来避免分片的发生。

总结

网络抖动比较严重，或者丢包会导致TCP重传发生的网络条件下，且发送的TCP测试报文长度大于MTU时，需要通过设置-M参数来避免IP分片发生。