吞吐量是什么意思（吞吐量和传输速率的区别）

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　　同CPU、内存以及IO一样，网络也是Linux系统最核心的功能。网络是一种把不同计算机或网络设备连接到一起的技术，它本质上是一种进程间通信方式，特别是跨系统的进程间通信，必须要通过网络才能进行。随着高并发、分布式、云计算、微服务等技术的普及，网络的性能也变得越来越重要。
　　那么，Linux网络又是怎么工作的呢？又有哪些指标衡量网络的性能呢？接下来，我们一起学习Linux网络的工作原理和性能指标。网络模型
　　说到网络，我们肯定经常提起七层负载均衡、四层负载均衡，或者三层设备、二层设备等等。那么，这里说的二层、三层、四层、七层又都是什么意思呢？
　　实际上，这些层都来自国际标准化组织制定的开放式系统互联通信参考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel），简称为OSI网络模型。
　　为了解决网络互联中异构设备的兼容性问题，并解耦复杂的网络包处理流程，OSI模型把网络互联的框架分为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层以及物理层等七层，每个层负责不同的功能。其中：应用层，负责为应用程序提供统一的接口。表示层，负责把数据转换成兼容接收系统的格式。会话层，负责维护计算机之间的通信连接。传输层，负责为数据加上传输表头，形成数据包。网络层，负责数据的路由和转发。数据链路层，负责MAC寻址、错误侦测和改错。物理层，负责在物理网络中传输数据帧。
　　但是OSI模型还是太复杂了，也没能提供一个可实现的方法。所以，在Linux中，我们实际上使用的是另一个更实用的四层模型，即TCPIP网络模型。
　　TCPIP模型，把网络互联的框架分为应用层、传输层、网络层、网络接口层等四层，其中：应用层，负责向用户提供一组应用程序，比如HTTP、FTP、DNS等。传输层，负责端到端的通信，比如TCP、UDP等。网络层，负责网络包的封装、寻址和路由，比如IP、ICMP等。网络接口层，负责网络包在物理网络中的传输，比如MAC寻址、错误侦测以及通过网卡传输网络帧等。
　　为了帮你更形象理解TCPIP与OSI模型的关系，画了一张图，如下所示：
　　当然了，虽说Linux实际按照TCPIP模型，实现了网络协议栈，但在平时的学习交流中，我们习惯上还是用OSI七层模型来描述。比如，说到七层和四层负载均衡，对应的分别是OSI模型中的应用层和传输层（而它们对应到TCPIP模型中，实际上是四层和三层）。Linux网络栈
　　有了TCPIP模型后，在进行网络传输时，数据包就会按照协议栈，对上一层发来的数据进行逐层处理；然后封装上该层的协议头，再发送给下一层。
　　当然，网络包在每一层的处理逻辑，都取决于各层采用的网络协议。比如在应用层，一个提供RESTAPI的应用，可以使用HTTP协议，把它需要传输的JSON数据封装到HTTP协议中，然后向下传递给TCP层。
　　而封装做的事情就很简单了，只是在原来的负载前后，增加固定格式的元数据，原始的负载数据并不会被修改。
　　比如，以通过TCP协议通信的网络包为例，通过下面这张图，我们可以看到，应用程序数据在每个层的封装格式。
　　其中：传输层在应用程序数据前面增加了TCP头；网络层在TCP数据包前增加了IP头；而网络接口层，又在IP数据包前后分别增加了帧头和帧尾。
　　这些新增的头部和尾部，都按照特定的协议格式填充，想了解具体格式，你可以查看协议的文档。比如，你可以查看这里，了解TCP头的格式。
　　这些新增的头部和尾部，增加了网络包的大小，但我们都知道，物理链路中并不能传输任意大小的数据包。网络接口配置的最大传输单元（MTU），就规定了最大的IP包大小。在我们最常用的以太网中，MTU默认值是1500（这也是Linux的默认值）。
　　一旦网络包超过MTU的大小，就会在网络层分片，以保证分片后的IP包不大于MTU值。显然，MTU越大，需要的分包也就越少，自然，网络吞吐能力就越好。
　　理解了TCPIP网络模型和网络包的封装原理后，我们很容易能想到，Linux内核中的网络栈，其实也类似于TCPIP的四层结构。如下图所示，就是Linux通用IP网络栈的示意图：
　　我们从上到下来看这个网络栈，可以发现：最上层的应用程序，需要通过系统调用，来跟套接字接口进行交互；套接字的下面，就是我们前面提到的传输层、网络层和网络接口层；最底层，则是网卡驱动程序以及物理网卡设备。
　　网卡是发送和接收网络包的基本设备。在系统启动过程中，网卡通过内核中的网卡驱动程序注册到系统中。而在网络收发过程中，内核通过中断跟网卡进行交互。
　　再结合Linux网络栈，可以看出，网络包的处理非常复杂。所以，网卡硬中断只处理最核心的网卡数据读取或发送，而协议栈中的大部分逻辑，都会放到软中断中处理。
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　　Linux网络收发流程
　　了解了Linux网络栈后，我们再来看看，Linux到底是怎么收发网络包的。网络包的接收流程
　　我们先来看网络包的接收流程。
　　当一个网络帧到达网卡后，网卡会通过DMA方式，把这个网络包放到收包队列中；然后通过硬中断，告诉中断处理程序已经收到了网络包。
　　接着，网卡中断处理程序会为网络帧分配内核数据结构（skbuff），并将其拷贝到skbuff缓冲区中；然后再通过软中断，通知内核收到了新的网络帧。
　　接下来，内核协议栈从缓冲区中取出网络帧，并通过网络协议栈，从下到上逐层处理这个网络帧。比如：在链路层检查报文的合法性，找出上层协议的类型（比如IPv4还是IPv6），再去掉帧头、帧尾，然后交给网络层。网络层取出IP头，判断网络包下一步的走向，比如是交给上层处理还是转发。当网络层确认这个包是要发送到本机后，就会取出上层协议的类型（比如CP还是UDP），去掉IP头，再交给传输层处理。传输层取出TCP头或者UDP头后，根据