ranet3 以用户态 IPsec 在多核 10GbE 测试中吞吐超过 Tailscale

ranet3 基准测试 文档 联系 菜单 ranet3 关闭菜单 基准测试 文档 联系 主题 基准测试 测试于 2026 年 11 月 1 日。以下是 ranet3 与 wireguard-go、Tailscale、NetBird 用户态、NetBird 内核态、内核 WireGuard 及内核 IPsec 在两台通过 10 GbE 相连的主机上的对比结果。每项测试的结果取 10 次运行的中位数。延迟为 10 次运行汇总后 ping 的 RTT p99，ping 丢包率为这些 ping 中丢失的比例。正面对比 吞吐量 包速率 延迟 CPU 开销 内存 所有数据 测试环境 正面对比 在每个饱和 TCP 测试中，ranet3 承载的流量都最多。除对 Tailscale 的 6 项测试中有 1 项例外，其 CPU 开销低于每个 WireGuard 数据面。它在单向包速率上落后于 NetBird 内核态和内核 WireGuard，在 CPU 开销上落后于内核 IPsec，在饱和状态下的延迟上落后于各内核数据面。数据面 吞吐量 越高越好 包速率 越高越好 每 Gbit/s 的 CPU 越低越好 延迟 p99 越低越好 wireguard-go 用户态 好 1.2-1.6 倍 好 1.6-1.8 倍 好 0.9 倍 好 0.4-0.9 倍 Tailscale 用户态 好 1.3-1.6 倍 好 2.3-2.5 倍 0.9-1.0 倍 互有优劣 好 0.3-0.7 倍 NetBird 用户态 好 1.3-1.6 倍 好 1.7-1.9 倍 好 0.9 倍 好 0.5-0.9 倍 NetBird 内核态 好 2.2-2.7 倍 0.8-2.1 倍 互有优劣 好 0.6-0.7 倍 差 1.5-7.6 倍 WireGuard 内核态 好 1.6-1.9 倍 0.6-1.4 倍 互有优劣 好 0.7 倍 差 1.7-7.8 倍 IPsec 内核态 好 1.9-4.0 倍 1.0-1.2 倍 互有优劣 差 1.5-1.8 倍 差 1.6-7.0 倍 每个区间是 ranet3 的结果除以另一数据面在 6 项测试中的结果。中心刻度右侧的条形表示 ranet3 领先，采用对数刻度，从落后 8 倍到领先 8 倍，区间为实心，从刻度到区间的部分为浅色。吞吐量 用户态数据面会把每个数据包复制到自己的进程中，这是内核数据面可以避免的开销。ranet3 在一向保持在 10 GbE 上限，从 1 到 16 条流均如此；双向则达到 16.09 至 16.65 Gbit/s，而未加隧道时纯 TCP 可承载 18.77 Gbit/s。用户态 WireGuard 数据面和内核 IPsec 的吞吐量随流数增加而下降。内核 WireGuard 单向保持在 5.2 至 5.3 Gbit/s。单向 接收 Gbit/s，发出 越高越好 wireguard-go：1 条流 7.08，2 条流 6.94，4 条流 6.87，8 条流 6.68，16 条流 6.48 Tailscale：1 条流 6.72，2 条流 6.66，4 条流 6.52，8 条流 6.45，16 条流 6.41 NetBird 用户态：1 条流 6.83，2 条流 6.72，4 条流 6.59，8 条流 6.47，16 条流 6.26 NetBird 内核态：1 条流 4.04，2 条流 4.00，4 条流 4.04，8 条流 4.00，16 条流 4.00 内核 WireGuard：1 条流 5.33，2 条流 5.28，4 条流 5.27，8 条流 5.26，16 条流 5.19 内核 IPsec：1 条流 4.65，2 条流 4.57，4 条流 4.31，8 条流 4.03，16 条流 3.77 ranet3：1 条流 8.78，2 条流 8.80，4 条流 8.80，8 条流 8.78，16 条流 8.77 0 2 4 6 8 10 10 GbE 上限 8.84 ranet3 8.77 ranet3 8.77 wireguard-go Tailscale NetBird 用户态 NetBird 内核态 WireGuard 内核态 IPsec 内核态 1 2 4 8 16 流数 双向 接收 Gbit/s 越高越好 wireguard-go：1 条流 11.20，2 条流 10.95，4 条流 10.78，8 条流 10.45，16 条流 10.09 Tailscale：1 条流 10.91，2 条流 10.95，4 条流 10.55，8 条流 10.29，16 条流 10.15 NetBird 用户态：1 条流 10.84，2 条流 10.56，4 条流 10.40，8 条流 10.16，16 条流 9.90 NetBird 内核态：1 条流 6.38，2 条流 6.31，4 条流 6.45，8 条流 6.28，16 条流 6.19 内核 WireGuard：1 条流 8.44，2 条流 8.49，4 条流 8.54，8 条流 8.58，16 条流 8.32 内核 IPsec：1 条流 4.75，2 条流 4.62，4 条流 4.37，8 条流 4.12，16 条流 3.87 ranet3：1 条流 16.09，2 条流 16.22，4 条流 16.40，8 条流 16.65，16 条流 16.64 0 5 10 15 20 纯 TCP 18.77 ranet3 16.64 ranet3 16.64 wireguard-go Tailscale NetBird 用户态 NetBird 内核态 WireGuard 内核态 IPsec 内核态 1 2 4 8 16 流数 每个数据面的流量都到达 1 个网卡接收队列。在单向 1 条流时，内核 IPsec 的接收主机保持在 1.2 个繁忙核心，该队列的 softirq 为 1.0，而其他数据面将工作分散到 3.6 至 4.6 个核心。包速率 这些测试发送关闭 GSO 的 UDP，速率高于任何数据面所能承载的水平。在 64 字节单向时，ranet3 接收 0.32 Mpps，落后于 NetBird 内核态的 0.39 和内核 WireGuard 的 0.53，与内核 IPsec 的 0.31 持平。双向流量时，它在两种尺寸下都承载最多，分别为 0.62 和 0.52 Mpps，而内核 WireGuard 为 0.45 和 0.40，后者在单向领先。64 字节包 接收 Mpps，单向 / 双向 越高越好 单向，发出 双向 ranet3 用户态 0.32 / 0.62 wireguard-go 用户态 0.18 / 0.34 Tailscale 用户态 0.14 / 0.27 NetBird 用户态 0.17 / 0.33 NetBird 内核态 0.39 / 0.34 WireGuard 内核态 0.53 / 0.45 IPsec 内核态 0.31 / 0.54 0 0.2 0.4 0.6 1400 字节包 接收 Mpps，单向 / 双向 越高越好 ranet3 用户态 0.29 / 0.52 wireguard-go 用户态 0.17 / 0.32 Tailscale 用户态 0.12 / 0.23 NetBird 用户态 0.17 / 0.31 NetBird 内核态 0.33 / 0.25 WireGuard 内核态 0.40 / 0.40 IPsec 内核态 0.27 / 0.47 0 0.2 0.4 0.6 尺寸为内层数据包的大小，包含 IPv6 和 UDP 头。此负载下的繁忙核心数不能衡量单个数据包的开销，因为 iperf3 要求每个方向 10 Gbit/s，而通过每个数据面实际达到的速率不同。延迟 在饱和状态下，ranet3 的 RTT p99 是用户态 WireGuard 数据面的 0.3-0.9 倍，是内核数据面的 1.5-7.8 倍。在提供 3 Gbit/s 时，它降至 0.81-1.58 ms，为内核数据面的 0.5-1.9 倍。在 100 kbit/s 的 UDP 下，ranet3 在 7 个数据面中最高，为 1.04 ms，而 WireGuard 数据面为 0.92-0.99，内核 IPsec 为 0.38。1 条流 RTT p99，ms，单向发出 越低越好 100 kbit/s 3 Gbit/s 饱和，行末数值 ranet3 用户态 3.58 wireguard-go 用户态 5.45 Tailscale 用户态 5.29 NetBird 用户态 5.26 NetBird 内核态 1.26 WireGuard 内核态 1.15 IPsec 内核态 0.77 0.3 1 3 10 30 8 条流 RTT p99，ms，单向发出 越低越好 ranet3 用户态 8.60 wireguard-go 用户态 20.80 Tailscale 用户态 33.00 NetBird 用户态 13.10 NetBird 内核态 1.61 WireGuard 内核态 1.62 IPsec 内核态 1.22 0.3 1 3 10 30

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