Documentation/Ifpps

   1 What is ifpps?
   2 //////////////
   3
   4 (derived from ftp://ftp.tik.ee.ethz.ch/pub/students/2011-FS/MA-2011-01.pdf)
   5
   6 For measurement purposes, we have implemented a tool called ifpps, which
   7 periodically provides top-like networking and system statistics from the
   8 kernel. ifpps gathers its data directly from procfs files and does not
   9 apply any user space monitoring libraries such as libpcap [120] which is
  10 used in tools like iptraf [121], for instance.
  11
  12 The main idea behind ifpps is to apply principles from section 2.2.1 in
  13 order to be able to have more accurate networking statistics under a high
  14 packet load. For instance, consider the following scenario: two directly
  15 connected Linux machines with Intel Core 2 Quad Q6600 2.40GHz CPUs,
  16 4 GB RAM, and an Intel 82566DC-2 Gigabit Ethernet NIC are used for
  17 performance evaluation. One machine generates 64 Byte network packets by
  18 using the kernel space packet generator pktgen with a maximum possible
  19 packet rate. The other machine displays statistics about incoming network
  20 packets by using i) iptraf and ii) ifpps.
  21
  22 iptraf, that incorporates libpcap, shows an average packet rate of 246,000 pps
  23 while on the other hand ifpps shows an average packet rate of 1,378,000 pps.
  24 Hence, due to copying packets and deferring statistics creation into user space,
  25 a measurement error of approx. 460 per cent occurs. Tools like iptraf, for
  26 instance, display much more information such as TCP per flow statistics
  27 (therefore the use of libpcap), which we have not implemented in ifpps because
  28 overall networking statistics are in our focus. The principle P1 in our case
  29 is applied by avoiding collecting network packets in user space for statistics
  30 creation. Further, principle P2 means that we let the kernel calculate packet
  31 statistics, for instance, within the network device drivers. With both
  32 principles applied, we fetch network driver receive and transmit statistics
  33 from procfs. Hence, the following files are of interest for ifpps:
  34
  35  * /proc/net/dev: network device receive and transmit statistics
  36  * /proc/softirqs: per CPU statistics about scheduled NET_RX and NET_TX
  37                    software interrupts (section 3.1)
  38  * /proc/interrupts: per CPU network device hardware interrupts
  39  * /proc/stat: per CPU statistics about time (in USER_HZ) spent in user,
  40                system, idle, and IO-wait mode
  41  * /proc/meminfo: total and free memory statistics
  42
  43 Every given time interval (t, default: t = 1s), statistics are parsed from
  44 procfs and displayed in an ncurses-based [122] screen. An example ifpps output
  45 of ifpps eth0 looks like the following:
  46
  47  Kernel net / sys statistics for eth0
  48
  49  RX:      0.003 MiB/t         20 pkts/t   0 drops/t  0 errors/t
  50  TX:      0.000 MiB/t          2 pkts/t   0 drops/t  0 errors/t
  51
  52  RX:    226.372 MiB       657800 pkts     0 drops    0 errors
  53  TX:     12.104 MiB       101317 pkts     0 drops    0 errors
  54
  55  SYS:    2160 cs/t    43.9% mem           1 running       0 iowait
  56
  57  CPU0:  0.0% usr/t     0.0% sys/t    100.0% idl/t   0.0% iow/t
  58  CPU1:  0.0% usr/t     0.5% sys/t     99.5% idl/t   0.0% iow/t
  59  CPU2:  0.5% usr/t     0.0% sys/t     99.5% idl/t   0.0% iow/t
  60  CPU3:  4.9% usr/t     0.5% sys/t     94.6% idl/t   0.0% iow/t
  61
  62  CPU0:     7 irqs/t            7  soirq RX/t        0  soirq TX/t
  63  CPU1:     8 irqs/t            8  soirq RX/t        0  soirq TX/t
  64  CPU2:     3 irqs/t            3  soirq RX/t        0  soirq TX/t
  65  CPU3:     3 irqs/t            4  soirq RX/t        0  soirq TX/t
  66
  67  CPU0:    158842 irqs
  68  CPU1:    158704 irqs
  69  CPU2:    159393 irqs
  70  CPU3:    158710 irqs
  71
  72 The first two lines display received and transmitted MiB, packets, dropped
  73 packets, and errors for the network device eth0 within a given time interval t.
  74 The next two lines show their aggregated values since boot time. Moreover, the
  75 line starting with SYS shows context switches per t seconds, current memory
  76 usage, currently running processes and processes waiting for I/O to complete.
  77 Furthermore, ifpps displays per CPU information about CPU percentage spent
  78 executing in user mode, kernel mode, idle mode and I/O wait mode. Next to
  79 this, per CPU hardware and software interrupts are shown. Displayed hardware
  80 interrupts are only hardware interrupts that were caused by the networking
  81 device eth0. Software interrupts are not further distinguished by devices,
  82 thus only per CPU receive and transmit overall statistics are provided.
  83 However, the last lines show aggregated eth0 hardware interrupts since boot
  84 time.
  85
  86 Furthermore, ifpps supports setting the network adapter into promiscuous mode
  87 by applying option --promisc, i.e.
  88
  89   ifpps --dev eth0 --promisc.