4. pktgen 工具介绍：原理、加载、接口与核心参数

pktgen 是 Linux 内核内置的高性能数据包生成器，专为内核网络协议栈的极限压测设计。它运行在内核态，绕过用户态协议栈的开销，能够以接近线速的速率发送数据包，是评估网卡驱动、软中断处理、路由转发和 netfilter 等内核模块性能的首选工具。

4.1 pktgen 工作原理

pktgen 作为内核线程运行，每个 CPU 可以绑定一个 kpktgend 线程。线程从预配置的设备列表读取发包参数，直接构造二层/三层帧头，通过 dev_queue_xmit() 将数据包注入驱动层，完全绕过 socket 层和 TCP/IP 协议栈的复杂处理路径。

4.2 内核模块加载

pktgen 以内核模块形式存在，默认不加载。使用前需要手动插入模块，或编译进内核（CONFIG_NET_PKTGEN=y）。

# 加载 pktgen 内核模块
modprobe pktgen

# 验证模块是否加载成功
lsmod | grep pktgen

# 查看内核线程是否启动（每个 CPU 一个）
ps aux | grep kpktgend

加载成功后，系统会出现 /proc/net/pktgen 目录，这是 pktgen 唯一的用户态控制接口。

4.3 用户态接口：/proc/net/pktgen

pktgen 通过 /proc/net/pktgen 下的虚拟文件与用户态交互，采用“写配置、读统计”的模型。核心文件包括：

典型配置流程：

1. 重置所有配置： echo reset > /proc/net/pktgen/pgctrl
2. 绑定设备到线程： echo add_device eth0 > /proc/net/pktgen/kpktgend_0
3. 配置发包参数： 向 /proc/net/pktgen/eth0 写入参数
4. 启动测试： echo start > /proc/net/pktgen/pgctrl
5. 读取统计： cat /proc/net/pktgen/eth0

4.4 核心参数解析

设备文件（如 /proc/net/pktgen/eth0）支持数十个参数，以下是最常用的核心参数：

4.5 完整配置示例

以下是一个完整的 pktgen 配置脚本，演示如何对 eth0 进行 64 字节小包压测：

#!/bin/bash
# pktgen 配置示例：64B 小包压测

PGCTRL=/proc/net/pktgen/pgctrl
DEV=eth0

# 1. 重置
echo reset > $PGCTRL

# 2. 绑定设备到 CPU0
echo add_device $DEV > /proc/net/pktgen/kpktgend_0

# 3. 配置设备参数
echo pkt_size 64 > /proc/net/pktgen/$DEV
echo count 10000000 > /proc/net/pktgen/$DEV
echo clone_skb 1000 > /proc/net/pktgen/$DEV
echo dst_ip 192.168.1.2 > /proc/net/pktgen/$DEV
echo src_ip 192.168.1.1 > /proc/net/pktgen/$DEV
echo dst_mac 00:11:22:33:44:55 > /proc/net/pktgen/$DEV
echo udp_dst_min 9 > /proc/net/pktgen/$DEV

# 4. 启动
echo start > $PGCTRL

# 5. 等待完成
sleep 10

# 6. 查看统计
cat /proc/net/pktgen/$DEV | grep -E "pps|pkts"

4.6 统计输出解读

测试完成后，读取设备文件可获取详细统计信息。关键字段如下：