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net-bench 测试报告 — x86_64 vhost (smp=1, KVM)

日期: 2026-07-18 Starry commit: 2529b4d6a

测试环境

项目	值
Host 系统	Linux Astalia 6.18.33.2-microsoft-standard-WSL2 x86_64
Host CPU 核心数	32
QEMU	8.2.2 (Debian 1:8.2.2+ds-0ubuntu1.17)
Host iperf3	3.16
Guest iperf3	3.19.1
KVM	`/dev/kvm` 可用
vhost-net	`/dev/vhost-net` 可用

测试配置

参数	值
场景	vhost（TAP + vhost-net）
架构	x86_64
加速	KVM (`-accel kvm -cpu host`)
SMP	1
内存	2G
网络设备	`virtio-net-pci` (plain, 无 mq/vectors/offload)
网络拓扑	`tap,id=net0,ifname=tap0,vhost=on`，bridge `br0` 192.168.100.1/24
UEFI	启用
Starry Guest 内核	StarryOS（PIE, x86_64-unknown-linux-musl）
Linux Guest 内核	7.0.0-28-generic (Ubuntu)
Linux Guest rootfs	Alpine initramfs（与 Starry 同源 rootfs 提取）
每次测试迭代	warmup=1 + measured=5（iperf3 `-t 5`）
跨启动重复	5 次（累计 25 个测量点）

测试负载

测试	iperf3 参数	说明
tcp1	（默认，1 流）	TCP 单流上行吞吐
tcp4	`-P 4`	TCP 4 流上行吞吐
tcp1r	`-R`	TCP 单流下行吞吐
udp1g	`-u -b 1G`	UDP 大包吞吐（目标 1Gbps）
udp64	`-u -l 64 -b 100M`	UDP 64B 小包 PPS（目标 100Mbps）

结果对比

吞吐与 PPS

测试	Starry	Linux Baseline	Starry/Linux
TCP 1-stream (uplink)	154.53 ± 1.90 Mbit/s	75.26 ± 1.53 Gbit/s	0.2%
TCP 4-stream (uplink)	21.68 ± 0.64 Mbit/s	46.28 ± 1.65 Gbit/s	0.05%
TCP 1-stream (reverse/downlink)	298.10 ± 19.48 Mbit/s	70.03 ± 1.45 Gbit/s	0.4%
UDP 1G (large packets)	197.21 ± 3.12 Mbit/s	998.98 ± 2.37 Mbit/s	19.7%
UDP 64B (small-packet)	7.55 ± 0.05 Mbit/s	99.92 ± 0.25 Mbit/s	7.6%

PPS 与丢包

测试	指标	Starry	Linux Baseline
UDP 1G	PPS	16,885 ± 267 pkt/s	86,249 ± 196 pkt/s
UDP 1G	丢包率	0.00%	0.01%
UDP 64B	PPS	29,485 ± 201 pkt/s	195,166 ± 498 pkt/s
UDP 64B	丢包率	50.00%	0.00%

协议开销（L2 vs 应用层）

方向	Starry	Linux Baseline
TX overhead	6.4%	0.2%
RX overhead	5.1%	0.3%

L2 总吞吐（/proc/net/dev 计数器）

	Starry	Linux Baseline
TX	5.91 GB / 6,071,713 pkts	1,790.39 GB / 68,461,404 pkts
RX	4.56 GB / 4,304,709 pkts	1,021.89 GB / 39,803,119 pkts

关键发现

如果结果准确，那么 QEMU 中 Starry 的网络性能表现与 Linux 相差巨大。

Starry TCP 性能严重偏低：TCP 上行仅为 Linux 的 0.2%，差距达 3 个数量级。4 流 TCP 反而劣于单流（21.7 vs 154.5 Mbit/s），与 Linux 的表现趋势一致但恶化得更严重。
Starry UDP 64B 丢包率 50%：小包测试中 Starry 丢包率稳定在 50%，说明其在 100Mbps 目标速率下只能送出约一半的包，PPS 能力（~29k）仅为 Linux（~195k）的 15%。
UDP 大包相对差距最小（19.7%）：大包 UDP 场景下 Starry 能达到 Linux 近 1/5 的吞吐，丢包率为 0%，是五个场景中表现最好的。
TCP 下行优于上行：Starry TCP 下行（298 Mbit/s）约为上行（154.5 Mbit/s）的 2 倍，Linux 下两者相近（~75 vs ~70 Gbit/s），说明 Starry 在当前拓扑中发送路径是瓶颈。
Starry 协议开销偏高：TX 开销 6.4%（Linux 仅 0.2%），可能反映帧封装或统计口径的差异。

Starry vs Linux 架构

                         Starry                  Linux
                     ┌─────────────┐        ┌─────────────┐
     smoltcp/socket  │  ax_net +   │        │ Linux TCP/IP │  ← 完全不同
                     │  smoltcp    │        │  协议栈       │
                     ├─────────────┤        ├─────────────┤
     netdev 抽象     │  rd_net +   │        │  netdev +    │  ← 完全不同
                     │  RdNetDriver│        │  NAPI        │
                     ├─────────────┤        ├─────────────┤
     virtio 驱动     │ VirtIoNet-  │        │ virtio_net.ko│  ← 完全不同
                     │ Device      │        │              │
                     ├─────────────┤        ├─────────────┤
     virtio 协议库   │ virtio_     │        │ (内核内置)    │  ← 不同实现
                     │ drivers crate│       │              │
                     ╞═════════════╡        ╞═════════════╡
     QEMU 虚拟硬件   │ virtio-net-pci + vhost-net + KVM     │  ← 相同
                     └─────────────────────────────────────┘