tar+lz4/pigz+ssh更快的数据传输

1. 结论

使用tar+lz4+ssh的方式能够获得最大的传输性能：

妥妥的。是最原始scp(40MB/s)的6倍，原来400GB传输需要约3小时，现在只需要27分钟了。

注1：lz4在解压方面的优异表现，使得他在本案例中非常重要。如果无需解压的传输，则可以考虑使用pigz/pbiz2

注2：使用pv观察，网络流量约80MB，所以使用nc替换ssh并不会有明显的性能提升

注3：lz4压缩使用-B4(64KB块大小)，解压使用-B7(4MB块大小)，是本案例的测试最优值
2. 关于lz4
lz4是一个让"人见人爱、花见花开"的压缩算法，能够在多核上很好的扩展，压缩速度和压缩比并没有太大优势(pigz)，但是他的解压速度非常惊人，本案例测试lz4的解压是gunzip的3倍(更多的对比测试)。因为压缩时高效的多核利用，再加上惊艳的解压，lz4已经在非常多重要场合使用了：Linux3.11内核实现了LZ4，并可以使用其压缩和解压kernel image HBase:Add an LZ4 compression option to HFile等等(参考)。

对于需要频繁压缩、实时快速解压的场景来说，lz4非常适合。

3. 性能环境说明

这里使用同上一篇文章相同的两台主机环境：ping获得RTT是17ms；使用iperf测试带宽是115MB(参考附录)；

整个过程有几个阶段：磁盘读取-->打包(tar)-->压缩-->传输-->解压缩-->拆包-->落盘 对应了的速度测试：

3.1 磁盘读取和落盘
磁盘读取(有page cache)，能到3GB/s；磁盘写入约428MB：

打包、拆包
打包和拆包速度都大于350MB/s：

压缩、解压缩
关于各个压缩工具的性能(压缩、解压、压缩率)已经有很多人做了比较，本文不做详细讨论，这里选择gzip/pigz lz4 bzip做本测试的比较：

可以看到，lz4在压缩率上略微逊色(对比pigz)，但是在解压速度上有这惊人的优势。

3.4 传输

前文介绍了scp，约90MB最快的传输速度。

3.5 整体流程

这里可以看到，解压是最大的瓶颈，使用在解压方面最有优势的压缩工具，能让传输获得最大速度。而lz4正是在解压效率方面有着巨大的优势。

按照上面lz4的测试，传输速度理论值为264MB/s(此时传输速度为264*27.3%=72MB)，这也是本次测试的理论上限速度。

4. 实验测试
使用lz4压缩传输：

测试三次，分别耗时26s、29s、25.6s，传输的平均速度为：152MB/s，网络带宽占用约41.9MB/s。

使用pigz的压缩传输：

测试三次，分别耗时37s、37.2s、35.6s，传输的平均速度为：110.7MB/s，网络带宽占用约19.4MB/s。

对比发现，在压缩方面pigz与lz4并没有太大区别，但是lz4解压速度非常快，所以在这种需要立刻解压的场景下，lz4轻松胜出(bzip2这种就不需要测试了)。

4.1 分析
按照第二节中的理论分析，传输速度应该能到260MB，但是上面只有152MB/s，这说明，还有调优的空间。继续分析，看看瓶颈在哪儿：

使用pv工具观察到，tar+lz4有约70MB/s的输出：

 time tar -c sendlog/|lz4|pv > /dev/null
1.02GiB 0:00:14 [70.8MiB/s] [                                 <=>]比直接lz4输出，要慢了10%左右(lz约79MB/s)。

再加上一次网络ssh：

time tar -c sendlog/|lz4|pv|ssh -c arcfour128 -o "MACs umac-64@openssh.com" 10.xxx.xxx.36 "cat - >/dev/null"
1.02GiB 0:00:23 [43.9MiB/s] [                                 <=>]

比直接lz4输出，要慢了45%左右(lz约79MB/s)；远端再加上解压和拆包，压缩后的传输速度就是41.9MB/s。为什么会下降，还不明了，作者也还没有想到有什么方法能够直接加速这样的管道传输，如果看客有什么建议，不妨分享，看看还能不能优化，继续提升速度。

至此，传输速度就能够到150MB/s。比最原始scp(40MB/s)要快了约4倍，原来400GB需要约3小时，现在只需要45分钟了。

5. lz4参数测试

前面试验发现，整个流程中lz4压缩比预期的要慢45%左右，而这里区别仅仅是一个使用管道(pipe)、一个直接读取。这里尝试通过修改lz4块大小对比，是否有性能提升：

测试命令：

可以看到块大小为64KB的时候，lz的压缩速度有显著提升(31%)。于是，我们在lz4新增参数-B4，看看是否能够提升性能：

Bang!确实，传输性能提升到了约249MB/s:

为什么不用nc
就不用它!!!

* nc不比ssh快；如果压缩后传输，nc比ssh没有优势

* nc在脚本中不好调用，需要在两端执行命令

* nc需要一个额外的网络端口

* nc不加密

6. 还能不能更快
本案例中，lz4解压缩的速度是264MB/s，这里能够达到249MB/s，应该还有一点点可以榨取，不过我已经没有招了。

附录
iperf的带宽测试：