处理shell脚本中的64位整数

Question

我正在试图计算以太网接口上使用的带宽(1000 Mbit/S)。为了测试我的脚本，我正在使用iperf工具来生成巨大的带宽。

我面临的问题是，当eth0_rx1和eth0_rx2获得大于最大32位值的值时。我得到的差额是0。

不知何故

printf 'eth0 Download rate: %s B/s\n' "$((eth0_rx2-eth0_rx1))"

给出正确的值，但是当尝试使用

eth0_diff=expr $eth0_rx2 - $eth0_rx1

我得到的值是0。

如果rx_bytes或tx_bytes超过32位，是否有一种处理方法？

我不确定这是计算使用的带宽的一种优雅的方法。如果没有，请建议其他替代方式。

Sample输出：

eth0_rx1 = 2134947002 \
eth0_rx2= 2159752166 \
eth0 Download rate: 24805164 B/s \
eth0_diff = 12536645 \
eth0_rx_kB = 12242 \
eth0_rx_kB_100 = 1224200 \
eth0_rx_kB_BW = 9

eth0_rx1 = 2159752166 \
eth0_rx2= 2184557522 \
eth0 Download rate: 24805356 B/s \
eth0_diff = 0 \
eth0_rx_kB = 0 \
eth0_rx_kB_100 = 0 \
eth0_rx_kB_BW = 0

使用的Script：

#!/bin/sh

eth0_rx1=$(cat /sys/class/net/eth0/statistics/rx_bytes)
while sleep 1; do
    eth0_rx2=$(cat /sys/class/net/eth0/statistics/rx_bytes)
    echo "eth0_rx1 = $eth0_rx1"
    echo "eth0_rx2= $eth0_rx2"
    printf 'eth0 Download rate: %s B/s\n' "$((eth0_rx2-eth0_rx1))"

    eth0_diff=`expr $eth0_rx2 - $eth0_rx1`
    echo "eth0_diff = $eth0_diff"

    #convert bytes to Kilo Bytes
    eth0_rx_kB=`expr $eth0_diff / 1024`
    echo "eth0_rx_kB = $eth0_rx_kB"

    #bandwidth calculation
    eth0_rx_kB=`expr $eth0_rx_kB \* 100`
    echo "eth0_rx_kB_100 = $eth0_rx_kB"
    #125000 = 1000 Mbit/s
    eth0_rx_kB=`expr $eth0_rx_kB / 125000`
    echo "eth0_rx_kB_BW = $eth0_rx_kB"

    eth0_rx1=$eth0_rx2
    eth2_rx1=$eth2_rx2
done

Answer 1

假设printf 'eth0 Download rate: %s B/s\n' "$((eth0_rx2-eth0_rx1))"给出了正确的值，只要整数算法足够好，您就得到了答案：$((eth0_rx2-eth0_rx1))，即外壳算法。

许多shell，特别是Bash，使用64位整数，即使在32位平台上也是如此。

因此：

    eth0_diff=$((eth0_rx2 - eth0_rx1))
...
    eth0_rx_kB=$((eth0_diff / 1024))
...
    eth0_rx_kB=$((eth0_rx_kB * 100))
...
    eth0_rx_kB=$((eth0_rx_kB / 125000))

GNU expr可以支持任意精度算法，如果它是用GNU MP库构建的.在其他情况下，它使用本机整数，而且显然在您的系统上(假设您使用的是GNU expr)，它们的大小为32位。其他实现可能也有类似的限制。

Answer 2

bash确实使用64位整数：

$echo $((2**63-1))
9223372036854775807
$echo $((2**63))
-9223372036854775808

Answer 3

标准的任意精度计算器是dc.我们可以将它用于大整数算法：

eth0_diff=$(dc -e "$eth0_rx2 $eth0_rx1 -p")

您甚至可以让dc使用n和p命令进行打印：

#!/bin/sh

set -eu

netstatfile=/sys/class/net/eth0/statistics/rx_bytes
test -r "$netstatfile"

eth0_rx1=$(cat "$netstatfile")

while sleep 1
do
    eth0_rx2=$(cat "$netstatfile")
    dc -e "$eth0_rx1[eth0_rx1 = ]np $eth0_rx2[eth0_rx2 = ]np" \
       -e 'r-[eth0_diff = ]np [Download rate: ]np 1024/[eth0_rx_kB = ]np' \
       -e '100/[eth0_rx_kB_100 = ]np 125000/[eth0_rx_kB_BW = ]np'
    eth0_rx1=$eth0_rx2
done

您可能会发现，numfmt工具( GNU的一部分)对于除以十进制或二进制数千很有用。它能够处理非常大的数字(尽管不可否认，这里使用的奇怪的混合物不是这样的)。