Raspberry Pi(ラズパイ)のコマンドラインで、ネット回線のスピードテストが出来るソフトの存在を知ったので覚書。それは

 

Speedtest CLI

 

これは、スピードテストでメジャーなサイトspeedtest.netを利用して測定します。

実際私がラズパイにインストールした方法は以下の通りです。speedtest.netのインストールオプション(Ubuntu/Debian)から、一行ずつコピペで実行しました。

$ sudo apt-get install gnupg1 apt-transport-https dirmngr
$ export INSTALL_KEY=379CE192D401AB61
$ sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys $INSTALL_KEY
$ echo "deb https://ookla.bintray.com/debian generic main" | sudo tee  /etc/apt/sources.list.d/speedtest.list
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install speedtest

 

↓ あとはSpeedtestとタイプするだけで、スピードテストが出来る。

$ speedtest

   Speedtest by Ookla

     Server: IPA CyberLab - Bunkyo (id = 14623)
        ISP: au one net
    Latency:     8.66 ms   (0.30 ms jitter)
   Download:   666.34 Mbps (data used: 691.7 MB)                               
     Upload:   758.03 Mbps (data used: 744.9 MB)                               
Packet Loss:     0.0%
 Result URL: https://www.speedtest.net/result/c/0xxxxxxc-xxx1-xxx7-9xxx-dxxxxxxxxxxx

↑ この測定時は、またまた早い速度になりましたが、接続先サーバーや時間帯により低速度の時もあります。

↓ コマンドオプションを付ける事により、接続先サーバーを指定出来るようです。–helpで見ると、色々なオプションが利用出来るようですけど、私が分かるのはサーバーリストとサーバー指定位でした。

$ speedtest --help
Speedtest by Ookla is the official command line client for testing the speed and performance of your internet connection.

Version: speedtest 1.0.0.2

Usage: speedtest []
  -h, --help                        Print usage information
  -V, --version                     Print version number
  -L, --servers                     List nearest servers
  -s, --server-id=#                 Specify a server from the server list using its id
  -I, --interface=ARG               Attempt to bind to the specified interface when connecting to servers
  -i, --ip=ARG                      Attempt to bind to the specified IP address when connecting to servers
  -o, --host=ARG                    Specify a server, from the server list, using its host's fully qualified domain name
  -p, --progress=yes|no             Enable or disable progress bar (Note: only available for 'human-readable'
                                    or 'json' and defaults to yes when interactive)
  -P, --precision=#                 Number of decimals to use (0-8, default=2)
  -f, --format=ARG                  Output format (see below for valid formats)
  -u, --unit[=ARG]                  Output unit for displaying speeds (Note: this is only applicable
                                    for ‘human-readable’ output format and the default unit is Mbps)
  -a                                Shortcut for [-u auto-decimal-bits]
  -A                                Shortcut for [-u auto-decimal-bytes]
  -b                                Shortcut for [-u auto-binary-bits]
  -B                                Shortcut for [-u auto-binary-bytes]
      --selection-details           Show server selection details
      --ca-certificate=ARG          CA Certificate bundle path
  -v                                Logging verbosity. Specify multiple times for higher verbosity
      --output-header               Show output header for CSV and TSV formats

 Valid output formats: human-readable (default), csv, tsv, json, jsonl, json-pretty

 Machine readable formats (csv, tsv, json, jsonl, json-pretty) use bytes as the unit of measure with max precision

 Valid units for [-u] flag: 
   Decimal prefix, bits per second:  bps, kbps, Mbps, Gbps
   Decimal prefix, bytes per second: B/s, kB/s, MB/s, GB/s
   Binary prefix, bits per second:   kibps, Mibps, Gibps
   Binary prefix, bytes per second:  kiB/s, MiB/s, GiB/s
   Auto-scaled prefix: auto-binary-bits, auto-binary-bytes, auto-decimal-bits, auto-decimal-bytes

 

↓ 接続先サーバーリストの表示。

$ speedtest -L
Closest servers:

    ID  Name                           Location             Country
==============================================================================
  6087  Allied Telesis Capital Corporation Fussa-shi            Japan
  8407  Allied Telesis Capital Corporation Sagamihara           Japan
 28910  fdcservers.net                 Tokyo                Japan
 20976  GLBB Japan                     Tokyo                Japan
 24333  Rakuten Mobile , Inc           Tokyo                Japan
 15047  OPEN Project (via 20G SINET)   Tokyo                Japan
 32907  KFNET                          Tokyo                Japan
 34122  Boingo Wireless                Tokyo                Japan
 14623  IPA CyberLab                   Bunkyo               Japan
  7139  SoftEther Corporation          Tsukuba              Japan

 

↓ 接続先サーバーの指定、例えばTsukuba(ID 7139)の場合。

$ speedtest -s 7139

   Speedtest by Ookla

     Server: SoftEther Corporation - Tsukuba (id = 7139)
        ISP: au one net
    Latency:     8.75 ms   (0.35 ms jitter)
   Download:   784.50 Mbps (data used: 694.8 MB)                               
     Upload:   762.96 Mbps (data used: 853.8 MB)                          
Packet Loss:     0.0%
 Result URL: https://www.speedtest.net/result/c/e9xxxxx7-xxxd-xxxe-8xx1-000xxxxxxx77

 

私のテスト環境は、Micro SD用カードリーダーにSDカードを入れてUSBブートさせたRaspberry Pi 4 Model B/4GB(ラズパイ4本体のカードスロットは空)と、イーサネット1Gbps接続(有線LAN)で、OSはRaspberry Pi OS (32bit) Lite Version August 2020です。

 

インストール方法はSpeedtest.netに載っています。

Speedtestアプリ

Raspberry pi 4(ラズパイ4)を購入してから数ヶ月。巷で話題のUSBブートが気になっていたけど、設定が面倒くさいので後回しにしていた。……けど。

 

既に設定不要でUSBブート出来るようになっていました。

 

↓ USBブートが可能になっていた私のラズパイ4のブートローダのバージョンは以下の通りです。

$ vcgencmd bootloader_version
Sep  3 2020 13:11:43
version c305221a6d7e532693cc7ff57fddfc8649def167 (release)
timestamp 1599135103

 

↓ USBブートしたラズパイ4。ラズパイ4本体のカードスロットは空です。

 

私はアップロードとアップグレードしかしてないのですが、いつの間にかUSBブートが出来るようになっていました。

 

まてよ、私の使用環境でUSBブートのメリットはあるのか?

今回私は、同じSDカードを内蔵SDカードスロットから起動させたり、USB3.0ポートから起動させたりして喜んでいた訳ですが、何となく同じSDカードならUSB3.0ポートに接続した方が読み書きが早い気がしていました。

本当にそうなのか、安易な方法で比べてみました。

同じSDカードを用いて、内蔵SDカードスロットとUSB3.0ポートからそれぞれで起動させて、動画ファイル1.3GBのアップロード時間の比較です。

↓ 結果(秒数の少ない方が速い)

内蔵SDカードスロット 60.45秒 USB3.0ポート 69.34秒

その安易な方法とは、ラズパイ4にFTPサーバーのvsftpdを立ち上げて、そこにMacのFTPクライアントソフトのForkLiftで接続して、1.3GBの動画ファイルをアップロードさせた時の時間をストップウォッチで測りました。上記結果の数値は、それぞれ3回ずつ測った平均値です。同じSDカードなら、アップロードが速かったのは内蔵SDカードスロットでした。

私みたいにSDカードで事足りるなら、普通に内蔵SDカードスロットで起動させましょう。

「立ち下がりが緩やかだね」と、トランジスタアレイの入出力波形を見て思いました。

INPUT(入力)の立ち上がりに比べてOUTPUT(出力)の立ち下がりが緩やかですよね。このトランジスタアレイの特性なのか、私の回路が原因なのか良く分かりませんが。

使用トランジスタアレイは、ソースタイプのTBD62783APGと、シンクタイプのTBD62083APGによる組み合わせです。

↓ 赤丸に囲まれた部分です。

前回のGnuplotアニメーションに続いて、今回はX軸をプロットする毎に16秒分変化させて、以前より滑らかに動くようにしてみました。

動画にした方法は、MacのVNC上で画面録画しただけです。録画時間は約5時間35分、これを2分10秒まで縮めました。

 

↑ offset値が頻繁に上下していますが、これは生活ノイズ(ここでは電化製品のオンオフなど電気的ノイズを表現)で上下しています。多分、裸のGPSモジュールとラズパイの配線がワニ口クリップの長い配線のせいかも知れません。また、ラズパイのアップグレード中も30μs位変化した所を見たので、そんな要因も含まれます。

↓ 生活ノイズが無いと、このように落ち着いています。

 

↓ この動画の元になったGnuplotのスクリプト(C言語)です。なぜC言語なのかと言うと、Gnuplotのスクリプトだけで現時刻に応じてX軸の範囲を設定する方法が分からなかったからです。

/*
 * loopstats-plot.c
 *
 * gcc -Wall -o loopstats-plot loopstats-plot.c
 * 2020/02/10
 *
 * loopstatsのoffset値をGnuplotでグラフ化する。
 *
 * X軸は現時刻から-3600秒前の値を使用。
 * X軸は16秒毎に16秒分変化する。
 *
 */

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>

#define YOHAKU 150

int main(void)
{
    FILE *gp;
    int s1, s2;
    
    gp = popen("gnuplot -persist", "w");
    
    fprintf(gp, "set encoding iso_8859_1\n");
    fprintf(gp, "set grid y2tics\n");
    fprintf(gp, "set y2range [-0.00004:0.00004]\n");
    fprintf(gp, "set y2tics ('40' 0.00004, '30' 0.00003, '20' 0.00002, '10' 0.00001, '5' 0.000005, '0' 0.00000, '-5' -0.000005, '-10' -0.00001, '-20' -0.00002, '-30' -0.00003, '-40' -0.00004)\n");
    fprintf(gp, "set xzeroaxis lt -1\n");
    fprintf(gp, "set timestamp\n");
    fprintf(gp, "unset ytics\n");
    fprintf(gp, "set title 'loopstats offset' font 'Helvetica,16'\n");
    fprintf(gp, "set xlabel '-3600 (s)' font 'Helvetica,14'\n");
    fprintf(gp, "set y2label 'offset ({\265}s)' font 'Helvetica,14'\n");
    fprintf(gp, "plot '< tail -225 /var/log/ntpstats/loopstats' using 2:3 with points axis x1y2\n");
    
    while (1) {
        time_t t = time(NULL);
        s1 = t % 86400 + YOHAKU;
        s2 = t % 86400 - 3600 - YOHAKU;
        
        // X軸設定 [現時刻−3600秒:現時刻]
        fprintf(gp, "set xrange [%d:%d]\n", s2,s1);
        fprintf(gp, "replot\n");
        fflush(gp); // ここで描画
        
        sleep(16); // 再描画まで16秒待つ
    }
    fprintf(gp, "unset output\n");
    fprintf(gp, "exit\n");
    pclose(gp);
    
    return 0;
}
$ gcc -Wall -o loopstats-plot loopstats-plot.c
$ ./loopstats-plot

今テスト中の1PPS利用Stratum 1 NTPサーバーのoffset値を、Gnuplotでほぼリアルタイムでグラフ化してみました。表示範囲は過去60分間です。

118倍速の動画にしたので見て下さい。全画面で見ないと、小さ過ぎて見れませんが。

 

↑ 動画にした方法は、ラズパイの画面をVNCでMacに表示させて、スクリーンショットの選択部分を収録で約1時間録画しました。Gnuplotの機能にあるGIF出力を利用した物ではありません。

 

Gnuplotの操作方法は以下の通りです。過去60分間の部分は、< tail -225 であり、ログの末尾から225行読み込む事を意味しています。そしてログの記録が16秒毎(衛星をロストしない限り)ですので、これを計算すると
225×16秒=3600秒(60分間)
となります。

↓ pause 16.0は、このスクリプトファイルの再読み込みまでの待機時間で、結果16秒毎にグラフを更新させています。

$ vi loopstats-plot.cmd

set yrange [-0.0001:0.0001]
set format y '%6.5f'
set size ratio 0.5
set grid
set xzeroaxis lt -1
set timestamp
set title 'loopstats offset' font 'Helvetica,16'
set xlabel '-3600 [s]' font 'Helvetica,14'
set ylabel 'offset [s]' font 'Helvetica,14'
plot '< tail -225 /var/log/ntpstats/loopstats' using 2:3 w l
pause 16.0
reread
$ gnuplot loopstats-plot.cmd