【網絡編程】幾個常用命令：ping / netstat / xargs / pidof / watch

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ping：檢測網絡聯通
- 1. ping 的基本功能
- 2. ping 的工作原理
- 3. ping 的常見用法
- 4. ping 的輸出解釋
- 5. ping 的應用場景
- 6. 注意事項
netstat：查看網絡狀態
- 1. netstat 的基本功能
- 2. 常見用法
- 3. 示例
- 4. 輸出字段解釋
- 5. netstat 的替代工具
- 6. 注意事項
xargs：將數據轉換為其他命令的命令行參數
- 1. xargs 的基本功能
- 2. 常見用法
- 3. 示例
pidof：根據名字查找并返回進程PID
- 1. pidof 的基本功能
- 2. 常見用法
- 3. 示例
- 4. 輸出解釋
- 5. 使用場景
- 6. 注意事項
watch：動態刷新的數字監控
- 1. watch 的基本功能
- 2. 常見用法
- 3. 示例
- 4. 輸出解釋
- 5. 使用場景
- 6. 注意事項

`ping`：檢測網絡聯通

ping 是一種常用的網絡診斷工具，用于測試主機之間的連通性以及測量網絡延遲。通過發送 ICMP（Internet Control Message Protocol）回聲請求（Echo Request）消息到目標主機，并等待其返回 ICMP 回聲應答（Echo Reply），可以判斷目標主機是否可達，并評估網絡性能。

以下是關于 ping 命令的詳細講解：

1. ping 的基本功能

測試連通性：驗證本地主機與目標主機之間的網絡連接是否正常。
測量延遲：計算從發送請求到接收響應的時間（通常以毫秒為單位），反映網絡的速度和穩定性。
檢測丟包率：統計在一定時間內發送的請求中有多少未收到響應，從而判斷網絡質量。

2. ping 的工作原理

發送 ICMP 請求：
- 本地主機向目標主機發送一個 ICMP Echo Request 消息。
- 這個消息包含一個唯一的標識符和序列號，用于區分不同的請求。
接收 ICMP 應答：
- 如果目標主機正常運行且網絡暢通，它會返回一個 ICMP Echo Reply 消息。
- 本地主機會記錄從發送請求到接收應答的時間差，即往返時間（RTT，Round-Trip Time）。
統計結果：
- 根據多次請求的結果，計算平均延遲、最大延遲、最小延遲以及丟包率。

3. ping 的常見用法

(1) 基本語法

ping [選項] 目標地址

目標地址：可以是域名（如 www.example.com）或IP地址（如 192.168.1.1）。
可以輸入自己服務器的域名或虛擬機的IP地址

(2) 常見選項

選項	描述
`-c <次數>`	指定發送的ICMP請求次數（例如：`ping -c 4 www.example.com`）。
`-i <間隔>`	設置兩次請求之間的時間間隔（秒）。
`-t <TTL>`	設置數據包的生存時間（Time To Live，TTL）。
`-s <大小>`	設置發送的數據包大小（字節）。
`-W <超時>`	設置等待響應的超時時間（秒）。

(3) 示例

發送4次請求：
```
ping -c 4 www.example.com
```
指定數據包大小為1024字節：
```
ping -s 1024 www.example.com
```
設置每次請求間隔為2秒：
```
ping -i 2 www.example.com
```

4. ping 的輸出解釋

以下是一個典型的 ping 輸出示例：

PING www.example.com (93.184.216.34): 56 data bytes
64 bytes from 93.184.216.34: icmp_seq=0 ttl=56 time=12.3 ms
64 bytes from 93.184.216.34: icmp_seq=1 ttl=56 time=11.8 ms
64 bytes from 93.184.216.34: icmp_seq=2 ttl=56 time=12.1 ms
64 bytes from 93.184.216.34: icmp_seq=3 ttl=56 time=11.9 ms--- www.example.com ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3003ms
rtt min/avg/max/mdev = 11.800/12.025/12.300/0.200 ms

字段說明

PING 行：
- 顯示目標地址及其解析后的IP地址。
- 數據包大小默認為56字節（加上ICMP頭部后總共64字節）。
每次請求的響應：
- 64 bytes：表示接收到的回顯應答數據包大小。
- icmp_seq=<序號>：表示該數據包的序列號。
- ttl=<值>：表示數據包的生存時間（TTL，Time To Live），反映了路由跳數。
- time=<值>：表示往返時間（RTT，Round-Trip Time），單位為毫秒。
統計信息：
- packets transmitted：發送的總數據包數。
- received：接收到的總數據包數。
- packet loss：丟包率（百分比）。
- time：整個測試過程的持續時間。
- rtt min/avg/max/mdev：往返時間的最小值、平均值、最大值以及標準偏差。

5. ping 的應用場景

(1) 測試網絡連通性

使用 ping 可以快速檢查本地主機與目標主機之間的網絡是否連通。
如果無法收到任何響應，可能是因為目標主機不可達、網絡中斷或目標主機禁用了ICMP響應。

(2) 測量網絡延遲

通過觀察 ping 輸出中的 time 值，可以評估網絡的速度和穩定性。
較低的延遲通常意味著更好的網絡性能。

(3) 檢測丟包率

如果部分請求沒有收到響應，可能是網絡擁塞或不穩定。
高丟包率可能表明網絡質量較差。

(4) 調試網絡問題

結合其他工具（如 traceroute 或 mtr），可以定位網絡故障的具體位置。

6. 注意事項

(1) 目標主機可能禁用ICMP

某些主機或防火墻可能會禁用ICMP協議，導致即使網絡正常也無法收到響應。

(2) 網絡延遲的影響因素

網絡延遲可能受到多種因素的影響，包括物理距離、路由器數量、帶寬限制等。

(3) 數據包大小的影響

發送較大的數據包可能會暴露網絡中的帶寬瓶頸或MTU（Maximum Transmission Unit）問題。

(4) 不同平臺的實現差異

Windows 和 Linux 的 ping 命令在默認行為上可能略有不同（例如，默認數據包大小）。

`netstat`：查看網絡狀態

我們在寫一些網絡服務時，如寫 udp Server / tcp Server ，我們有時需要查看這些網絡服務是否啟動以及其他狀態信息，如果直接使用 ps 命令，只能查看到一些偏向進程方面的，因此我們推薦 netstat：

netstat 是一個用于顯示網絡連接、路由表、接口統計信息、偽裝連接和多播成員的命令行工具。它是網絡管理員和開發人員常用的工具之一，可以幫助診斷網絡問題、監控網絡狀態以及分析系統上的活動連接。

以下是關于 netstat 的詳細介紹：

1. netstat 的基本功能

netstat 提供了以下主要功能：

顯示活動的網絡連接：列出當前系統的TCP/UDP連接。
顯示路由表信息：查看系統的IP路由表。
顯示接口統計信息：顯示網絡接口的流量統計信息。
顯示監聽端口：列出正在監聽的端口及其對應的服務或進程。
顯示網絡協議統計信息：提供TCP、UDP、ICMP等協議的統計數據。

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2. 常見用法

(1) 基本語法

netstat [選項]

(2) 常見選項

注意：在使用時，這些選項的前后順序無所謂，沒有規定

選項	描述
`-a`	即 `all`，顯示所有連接和偵聽端口（包括TCP和UDP）。
`-t`	即 `tcp`，僅顯示TCP連接。
`-u`	即 `udp`，僅顯示UDP連接。
`-n`	即 `number`，以數字形式顯示地址和端口號（不進行DNS解析）。
`-l`	僅顯示處于監聽狀態的連接。
`-p`	即 `process`，顯示與每個連接關聯的進程ID（需要root權限）。
`-r`	顯示內核路由表。
`-i`	顯示網絡接口的統計信息。
`-s`	顯示每個協議的統計信息（如TCP、UDP等）。

2. 常見用法

(1) 顯示所有連接和偵聽端口

netstat -a

輸出中會包含所有的TCP和UDP連接，包括已建立的連接和正在監聽的端口。

(2) 顯示所有TCP連接

netstat -at

只顯示TCP協議相關的連接。

(3) 顯示所有UDP連接

netstat -au

只顯示UDP協議相關的連接。

(4) 顯示監聽端口

netstat -ln

使用 -l 選項只顯示處于監聽狀態的端口，-n 選項避免DNS解析，加快輸出速度。

(5) 顯示與進程關聯的連接

sudo netstat -ntp

-n：以數字形式顯示地址和端口號。
-t：僅顯示TCP連接。
-p：顯示與每個連接關聯的進程ID和名稱。
需要使用 sudo 提升權限，因為普通用戶無法訪問某些進程信息。

(6) 顯示路由表

netstat -r

輸出系統的IP路由表，類似于 route 或 ip route 命令。

(7) 顯示網絡接口統計信息

netstat -i

列出所有網絡接口的流量統計信息，包括接收和發送的數據包數量、錯誤數等。

(8) 顯示協議統計信息

netstat -s

提供TCP、UDP、ICMP等協議的詳細統計信息，例如已建立的連接數、丟棄的數據包數等。

3. 示例

以下是一個典型的 netstat 輸出示例：

Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN      1234/sshd
tcp        0      0 127.0.0.1:631           0.0.0.0:*               LISTEN      1235/cupsd
udp        0      0 0.0.0.0:68              0.0.0.0:*                           1236/dhclient

4. 輸出字段解釋

Proto：協議類型（TCP或UDP）。
Recv-Q：接收隊列中的數據包數量。
Send-Q：發送隊列中的數據包數量。
Local Address：本地地址和端口。
Foreign Address：遠程地址和端口。
State：連接狀態（僅適用于TCP，例如 LISTEN、ESTABLISHED 等）。
PID/Program name：與該連接關聯的進程ID和程序名稱（需使用 -p 選項）。

5. netstat 的替代工具

在現代Linux系統中，netstat 已逐漸被更高效的工具（如 ss 和 ip）取代：

ss：功能類似 netstat，但性能更高，推薦使用。
ip：用于管理和顯示網絡接口、路由表等信息。

例如，使用 ss 查看監聽端口：

ss -tnlp

6. 注意事項

(1) 權限問題

某些選項（如 -p）需要 root 權限才能查看進程信息。

比如下圖，有些條目缺失了一些信息，只有我們自己啟動的 ./server 有
如果沒有權限，可以嘗試使用 sudo 提升權限。

如下圖，使用 sudo 提權后，所有信息都展示出來了

(2) 性能問題

在高并發環境下，netstat 的性能可能不如 ss，因為它需要讀取大量的內核數據。

(3) 替代工具

在較新的 Linux 發行版中，netstat 可能已被廢棄或不再默認安裝。可以使用 ss 或 ip 命令作為替代。

`xargs`：將數據轉換為其他命令的命令行參數

xargs 是一個功能強大的命令行工具，用于從標準輸入（stdin）讀取數據，并將其作為參數傳遞給其他命令執行。它可以幫助用戶將管道或文件中的數據轉換為命令行參數，從而實現批量處理任務。

以下是關于 xargs 的詳細講解：

1. xargs 的基本功能

從標準輸入讀取數據：xargs 從標準輸入中讀取數據，通常是通過管道或其他命令的輸出。
構建命令行參數：將讀取到的數據轉換為命令行參數，并傳遞給指定的命令。
批量執行命令：支持對多個輸入項逐一或分批執行命令。

2. 常見用法

(1) 基本語法

command | xargs [選項] [命令]

command：生成輸入數據的命令。
xargs：將輸入數據轉換為命令行參數。
[選項]：控制 xargs 的行為。
[命令]：接收參數并執行的命令。

3. 示例

(1) 基本用法

echo "file1 file2 file3" | xargs ls

將 file1 file2 file3 作為參數傳遞給 ls 命令，等價于：
```
ls file1 file2 file3
```

`pidof`：根據名字查找并返回進程PID

pidof 是一個用于查找正在運行的進程的 PID（Process ID）的命令行工具。它根據指定的進程名稱返回與該名稱匹配的進程的 PID 列表。pidof 是系統管理員和開發人員常用的工具之一，尤其在需要動態獲取某個服務或程序的 PID 時非常方便。

以下是關于 pidof 的詳細講解：

1. pidof 的基本功能

查找進程 ID：根據進程名稱返回對應的 PID。
支持多個匹配項：如果存在多個同名進程，pidof 會返回所有匹配的 PID。
簡單易用：語法簡單，適合腳本中使用。

2. 常見用法

(1) 基本語法

pidof [選項] 進程名稱

(2) 常見選項

選項	描述
`-s`	只返回一個 PID（即使有多個匹配的進程）。
`-x`	匹配腳本或可執行文件（不僅限于二進制程序）。
`-o PID,...`	排除指定的 PID 或特殊符號（如 `$$` 表示當前 shell 的 PID）。

3. 示例

(1) 查找特定進程的 PID

pidof sshd

如果 sshd 正在運行，輸出可能是：
```
1234 1235
```
這表示有兩個 sshd 進程正在運行，其 PID 分別為 1234 和 1235。

(2) 只返回一個 PID

pidof -s sshd

即使有多個 sshd 進程，也只返回其中一個 PID，例如：
```
1234
```

(3) 匹配腳本或可執行文件

pidof -x myscript.sh

如果 myscript.sh 是一個正在運行的腳本，pidof 會返回其 PID。

(4) 排除特定 PID

pidof -o $$ bash

$$ 表示當前 shell 的 PID。此命令會列出所有正在運行的 bash 進程的 PID，但排除當前 shell 的 PID。

4. 輸出解釋

pidof 的輸出是一個由空格分隔的 PID 列表。如果沒有找到匹配的進程，則不會有任何輸出。

例如：

$ pidof nginx
1234 1235 1236

這表示有三個 nginx 進程正在運行，其 PID 分別為 1234、1235 和 1236。

5. 使用場景

(1) 動態獲取 PID

在編寫腳本時，可以使用 pidof 獲取某個服務的 PID 并進行進一步操作。例如：

PID=$(pidof mysqld)
if [ -n "$PID" ]; thenecho "MySQL is running with PID $PID"
elseecho "MySQL is not running"
fi

(2) 結合其他工具

可以將 pidof 的輸出與其他工具結合使用。例如：

使用 kill 發送信號：有兩種寫法

// 方法一:
kill $(pidof nginx)// 方法二: 通過管道
pidof nginx | xargs kill -9

使用 ps 獲取更多進程信息：
```
ps -p $(pidof sshd)
```

(3) 監控進程狀態

通過定期檢查某個進程是否存在，可以實現簡單的進程監控功能。

6. 注意事項

(1) 進程名稱匹配

pidof 根據進程名稱進行匹配，因此可能會出現誤匹配的情況。例如，pidof http 可能會匹配到 httpd 或其他包含 http 的進程。
如果需要更精確的匹配，建議結合 pgrep 或 ps 使用。

(2) 權限問題

如果當前用戶沒有權限訪問某些進程的信息，pidof 可能無法返回這些進程的 PID。

(3) 替代工具

在某些情況下，pgrep 是一個更強大的替代工具，因為它可以根據更多的條件（如用戶、命令行參數等）進行過濾。

`watch`：動態刷新的數字監控

watch 是一個非常實用的命令行工具，用于定期執行其他命令并將輸出顯示在終端中。它可以幫助用戶實時監控系統狀態、進程運行情況或其他動態變化的信息。通過 watch，你可以以固定的時間間隔重復執行某個命令，并觀察其結果的變化。

以下是關于 watch 的詳細講解：

1. watch 的基本功能

定期執行命令：按照指定的時間間隔（默認為2秒）重復執行某個命令。
高亮變化：可以高亮顯示輸出中發生變化的部分，便于快速發現差異。
全屏顯示：將命令的輸出完整地顯示在終端中，類似于一個動態更新的窗口。

2. 常見用法

(1) 基本語法

watch [選項] 命令

(2) 常見選項

選項	描述
`-n <秒>`	設置刷新時間間隔（默認為2秒）。
`-d` 或 `--difference`	高亮顯示輸出中的變化部分。
`-t` 或 `--no-title`	禁用頂部標題欄（顯示命令和時間信息）。
`-b` 或 `--beep`	如果輸出發生變化，則發出蜂鳴聲。
`-g` 或 `--chgexit`	當輸出發生變化時立即退出。

3. 示例

(1) 默認使用

watch df -h

每隔2秒執行一次 df -h 命令，顯示磁盤使用情況。

(2) 自定義刷新時間

watch -n 5 free -m

每隔5秒執行一次 free -m 命令，顯示內存使用情況。

(3) 高亮顯示變化

watch -d uptime

每隔2秒執行一次 uptime 命令，并高亮顯示輸出中發生變化的部分。

(4) 禁用標題欄

watch -t date

每隔2秒執行一次 date 命令，并禁用頂部標題欄。

(5) 輸出變化時發出蜂鳴聲

watch -b ls

每隔2秒執行一次 ls 命令，如果目錄內容發生變化，則發出蜂鳴聲。

(6) 輸出變化時立即退出

watch -g ps aux | grep sshd

每隔2秒檢查是否有 sshd 進程，如果輸出發生變化（例如進程啟動或停止），則立即退出。

4. 輸出解釋

watch 的輸出通常包括以下部分：

頂部標題欄：顯示命令、當前時間以及刷新間隔。
命令輸出：每次執行命令的輸出結果。
高亮部分：如果啟用了 -d 選項，輸出中發生變化的部分會被高亮顯示。

例如：

Every 2.0s: df -h                                                                                         Tue Feb 28 10:00:00 2023Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
udev            7.8G     0  7.8G   0% /dev
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/dev/sda1        50G   12G   36G  25% /
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