一个由端口号引起的奇怪事件
引子
最近在写毕业论文，我的研究方向与计算机网络相关，实验部分还差点数据仿真测试。一般，网络的仿真，一般用iperf这个工具进行带宽测试。iperf的使用方法挺简单的，以下面这个图为例，两个终端分别是两个由Mininet模拟出来的用户，h1的IP地址是10.0.0.1，h3的IP地址是10.0.0.3。在h3上运行iperf服务器端（参数-s），监听UDP（参数-u），每秒输出一次（参数-i），在h1上运行iperf客户端（参数-c），指定服务器端IP地址为10.0.0.3（即h3），每秒输出一次（参数-i），指定UDP带宽为50M（参数-b）。
这里可以提供一个先验知识，iperf服务器端开启的默认端口是5001，客户端没有固定端口（比如上图h1的端口是48921）
场景复现
跑仿真、跑数据，肯定不可能手动开启一个个终端再一个个去执行命令，最好是写一个自动化的脚本去模拟我要做的事。
比如现在我想同时运行h1 iperf h3与h2 iperf h3，如果要手动操作，得开四个终端，其中两个终端是h3，运行iperf服务器端，另外两个终端分别是h1与h2，运行iperf客户端，这样肯定效率非常低下，而且切换终端是有时间差的，数据可能不精准，于是我考虑在Mininet源码中加入一些命令，方便我测试，下面的截图就是我在Mininet CLI中执行自定义的iperfdouble命令的效果图（在本例中，都是h3作为iperf服务器端）
mininet> iperfdouble h1 h2 h3 50m 60
*** Iperf: testing bandwidth between h1 and h3
***start server***
***start client***
***client ping server***
*** Iperf: testing bandwidth between h2 and h3
***start server***
***start client***
mininet> 【光标闪烁】
自定义的iperfdouble实现代码如下，前三个主机参数必须有，后面两个分别是带宽与持续时间，因为下游函数iperf_single中对这两个参数设置了默认值，故可忽略
def do_iperfdouble( self, line ):
"""Multi iperf UDP test between two specified nodes
$iperfdouble h1 h2 h3 50m 10"""
args = line.split()
hosts1 = []
hosts2 = []
now = strftime("%Y%m%dT%H%M%S", localtime())
for i in range(3):
if args[i] not in self.mn:
err = True
error( "node '%s' not in network\n" % args[i] )
else:
if i == 0:
hosts1.append( self.mn[ args[i] ] )
elif i == 1:
hosts2.append( self.mn[ args[i] ] )
else:
hosts1.append( self.mn[ args[i] ] )
hosts2.append( self.mn[ args[i] ] )
err = False
if len(args) == 3:
if not err:
self.mn.iperf_single(now, hosts1 )
self.mn.iperf_single(now, hosts2 )
elif len(args) == 5:
udpBw = args[ 3 ]
period = args[ 4 ]
err = False
if not err:
self.mn.iperf_single(now, hosts1, udpBw, float(period))
self.mn.iperf_single(now, hosts2, udpBw, float(period))
else:
error('invalid number of args: iperfdouble node1 node2 node3 udpBw period\n' +
'examples: iperfdouble h1 h2 h3 [50M] [10]\n')
iperfdouble会提取两对主机，分别运行iperf_single函数，该函数定义如下，iperf服务器端的输出会附带当前时间戳存储到log文件夹中：
def iperf_single( self, now, hosts=None, udpBw='10M', period=10, port=5001):
"""Run iperf between two hosts using UDP.
hosts: list of hosts; if None, uses opposite hosts
returns: results two-element array of server and client speeds"""
if not hosts:
return
else:
assert len( hosts ) == 2
client, server = hosts
iperf_output = 'h' + client.name[1:] + 'iperf' + 'h' + server.name[1:] + '.' + now
# ping_output = 'h' + client.name[1:] + 'ping' + 'h' + server.name[1:] + '.' + now
output( '*** Iperf: testing bandwidth between ' )
output( "%s and %s\n" % ( client.name, server.name ) )
iperfArgs = 'iperf -u '
bwArgs = '-b ' + udpBw + ' '
print "***start server***"
server.cmd(iperfArgs + '-s -P 1 -i 1' +
' > /home/liaoss/network/log/' + iperf_output + '&')
print "***start client***"
client.cmd(iperfArgs + '-t '+ str(period) + ' -c ' + server.IP() + ' ' + bwArgs + '&')
# print "***client ping server***"
# client.cmd('ping -c' + str(period) + ' ' + server.IP() +
# ' ' + ' > /home/liaoss/network/log/' + ping_output + '&')
于是，我就得到了这样的log文件，有什么发现奇怪的地方吗？
看看左边文件红线框出来的，文件名是h1iperfh3（从iperf_single的代码可以看出来，log文件命名格式是：[client]iperf[server].timestamp），但是根据iperf输出，这些数据来自于h2！右边log文件正好相反，文件名中client是h2，但是数据来自于h1！
是不是很奇怪？读者读到这里，可以再仔细看看iperfdoube与iperf_single的代码，看看能不能发现到底哪里出了问题。
问题原因
其实，本文的标题已经给出了答案，问题的根源在于端口号，注意到，iperf服务器端的默认端口号是5001，iperf客户端如果不指定端口号，默认发送的服务器端端口号也会5001，观察上图两个log文件，h3作为iperf服务器端开了两个进程，效果等同于下图两个iperf服务器端进程，pid分别为1676与1916
假设这时h1作为iperf客户端向h3发起UDP流量，到底h3哪个iperf服务器端进程会建立连接呢？下图给出了答案，pid为1916的被选择了（我也不太清楚为啥选择它，可能是随机的？经测试，两个h3iperf服务器端开启先后顺序不影响结论，读者如果有想法可以告诉笔者）
写到这里，问题的根源应该有些眉目了，在iperf_single函数中，iperf并未指定端口号，所以h3iperf服务器端的输出并不与函数的client参数一致，我们再以一个无序的例子佐以证明，下图的左上、右上运行h3iperf服务器端，左下与右下分别是h1与h2的iperf客户端，四个命令均不指定端口号，在h1与h2上运行iperf客户端，发现都是由右上的h3iperf服务器端接收，看起来这真的挺随机的。
解决办法
在iperf_single中，指定端口号即可，因为在本场景中，都是h1与h2作为iperf客户端，所以这里把'hx'中的数字'x'提取出来，拼在'500'后面即可，这样h1连接的就是端口5001，h2连接的就是端口5002，所以有点hard code之嫌，但这里仅提供一个解决方法而已
最终，log日志正确输出了
总结
有时候，问题的根源不像表面那般清晰，得掌握一定的知识才能深入分析，从而解决问题。
