網絡常識一：常用工具

作為后端開發，特別是網絡游戲后端開發，經常需要處理各種現網問題，其中有不少是網絡相關的。

下面列舉的工具主要是在 linux 下的，診斷線上服務器問題的時候，往往是分秒必爭，所以這些工具都要用得很熟練，才能不耽誤事。

1. 工具

1.1 netstat

netstat 可以說是最常用的網絡工具了，它的作用就是查看網絡狀態，tcp、udp、unix socket 都可以。一般是結合 grep 命令來篩選結果。具體如何使用，可以 man 一下： man netstat。

linux 下的基礎語法是：

usage: netstat [-vWeenNcCF] [<Af>] -r         netstat {-V|--version|-h|--help}netstat [-vWnNcaeol] [<Socket> ...]netstat { [-vWeenNac] -i | [-cnNe] -M | -s [-6tuw] }-n, --numeric            don't resolve names-l, --listening          display listening server sockets-a, --all                display all sockets (default: connected)-p, --programs           display PID/Program name for sockets        <Socket>={-t|--tcp} {-u|--udp} {-U|--udplite} {-S|--sctp} {-w|--raw}{-x|--unix} --ax25 --ipx --netrom<AF>=Use '-6|-4' or '-A <af>' or '--<af>'; default: inet

經常會用的選項：

-a 指定所有類型的連接，-t 指定 tcp 連接，-u 指定 udp 連接。
-n 禁用解析，這個選項通常要帶上，否則會把 ip 地址解析成主機名，反而看不到什么有用的
-p 顯示進程信息，這個選項通常也要帶上
-l 只顯示 listen 的信息，如果只能查看監聽信息，就用這個

linux 例子：

命令	作用
`netstat -anp \| grep 80`	查看端口號為 80 的所有連接信息
`netstat -tnp \| grep 80`	查看端口號為 80 的 tcp 連接信息
`netstat -l`	查看所有的 listen

netstat 在 windows 下也有相應的實現，不過命令參數與 linux 下略有不同，而且過濾結果也不能使用 grep，得使用 find。

windows 例子：

命令	作用
`netstat -ano \| find "80"`	查看端口號為 80 的所有連接信息
`netstat -ano \| find "LISTEN"`	查看所有的 listen

1.2 lsof

lsof 意為 list open files，可以顯示被打開的文件以及打開這些文件的進程。unix 一切皆文件，socket 也是文件，所以通過顯示文件信息，足以窺探系統的一些運行狀態。

如果足夠熟練，lsof 可以替代 netstat 和 ps 這兩個工具。

1.2.1 lsof 基本要點

沒有任何選項時，lsof 會列出所有活躍進程的所有打開文件。
有多個選項，默認執行 “或” 運算，比如同時傳遞 -i (獲取網絡信息) -p (獲取進程信息)，會獲得兩者的結果。
使用 -a 可以對結果進行 “與” 運算。

關于 “或” 和 “與”，舉個例子，想要獲得進程 pid 為 191812 的 tcp 連接信息，需要這樣寫：lsof -p 191812 -i tcp -a，不能只寫成 lsof -p 191812 -i tcp。如果沒加 ‘-a’，結果將變成進程 pid 為 191812 的所有打開文件以及所有 tcp 連接信息的總和。

1.2.2 lsof 獲取網絡信息

先列舉一些網絡相關的用法，基礎語法是：

lsof -i [46][protocol][@hostname|hostaddr][:service|port]

要注意，這串東西 [46][protocol][@hostname|hostaddr][:service|port] 是根據需要填的，但要挨在一起，中間不要有空格。比如 4tcp:9999 或者 tcp@127.0.0.1 或者 4tcp@127.0.0.1:9999。

一些例子：

命令	作用
`lsof -i`	顯示所有網絡連接
`lsof -i 6`	僅顯示 ipv6 連接
`lsof -i tcp`	僅顯示所有 tcp 連接
`lsof -i udp`	僅顯示所有 udp 連接
`lsof -i :9999`	顯示端口為 9999 的連接
`lsof -i :1000,2000`	顯示端口號為 1000 或 2000 的連接
`lsof -i :1000-9999`	顯示端口范圍從 1000 到 9999 的連接
`lsof -i 4tcp@127.0.0.1:9999`	顯示ipv4，tcp協議，連接信息為 127.0.0.1 9999 的連接
`lsof -i -s tcp:established`	顯示已經建立的 tcp 連接
`lsof -i -s tcp:listen`	顯示等待連接 (listen) 的 tcp 端口

1.2.3 lsof 文件和目錄

查看正在使用指定文件和目錄的用戶或進程。

lsof 文件路徑 可以找出打開這個文件的資源信息，比如 lsof /root/a.txt。

特別的，如果是用 vim 打開了文件，比如：root/a.txt，則通過 lsof /root/.a.txt.swp 可以找出來。通過 a.txt 是找不到的，因為 vim 打開的是一個 .swp 后綴的臨時文件。

1.2.4 lsof 命令、進程、用戶

通過 -c 選項可以找出使用指定命令的進程，比如：lsof -c 'sshd' 找出命令為 sshd 的進程打開的所有文件。

如果要配合其實工具使用，可以指定 -t 選項，只打印進程 id 出來。

通過 -p 選項可以找出指定 pid 的進程，比如 lsof -p 2341 找出 pid 為 2341 的進程打開的所有文件。

通過 -u 選項可以找出指定用戶打開的文件，比如 lsof -u root 可以找出 root 用戶打開的所有文件。

1.2.5 lsof 各列的意義

各列的意義[2]，如下：

COMMAND：進程的名稱PID：進程標識符PPID：父進程標識符（需要指定-R參數）USER：進程所有者PGID：進程所屬組FD：文件描述符，應用程序通過文件描述符識別該文件。如 cwd、txt 等TYPE：文件類型，如DIR、REG等，常見的文件類型REG ：常規文件，即普通文件DIR ：目錄CHR ：字符類型BLK ：塊設備類型UNIX：UNIX 域套接字FIFO：先進先出 (FIFO) 隊列IPv4：網際協議 (IP) 套接字DEVICE：指定磁盤的名稱SIZE：文件的大小NODE：索引節點（文件在磁盤上的標識）NAME：打開文件的確切名稱

FD 的詳細信息[2][3]，如下：

數字：文件的描述符 id，其中有3個是特別的：0 表示標準輸出，1 表示標準輸入，2 表示標準錯誤
cwd ：current work dirctory，即應用程序的當前工作目錄
txt ：program text (code and data)，即程序代碼
lnn ：library references (AIX)
er  ：FD information error (see NAME column)
jld ：jail directory (FreeBSD)
ltx ：shared library text (code and data)
mxx ：hex memory-mapped type number xx
m86 ：DOS Merge mapped file
mem ：memory-mapped file
mmap：memory-mapped device
pd  ：parent directory
rtd ：root directory
tr  ：kernel trace file (OpenBSD)
v86 ：VP/ix mapped file一般在標準輸出、標準錯誤、標準輸入后還跟著文件狀態模式：r、w、u等，如下： u    ：表示該文件被打開并處于讀取/寫入模式
r    ：表示該文件被打開并處于只讀模式
w    ：表示該文件被打開并處于
space：表示該文件的狀態模式為unknow，且沒有鎖定
-    ：表示該文件的狀態模式為unknow，且被鎖定同時在文件狀態模式后面，還跟著相關的鎖，如下：  N    ：for a Solaris NFS lock of unknown type;
r    ：for read lock on part of the file;
R    ：for a read lock on the entire file;
w    ：for a write lock on part of the file;（文件的部分寫鎖）
W    ：for a write lock on the entire file;（整個文件的寫鎖）
u    ：for a read and write lock of any length;
U    ：for a lock of unknown type;
x    ：for an SCO OpenServer Xenix lock on part of the file;
X    ：for an SCO OpenServer Xenix lock on the entire file;
space：if there is no lock.

1.3 nc

nc 即 netcat，nc 太有用了，它支持 tcp、udp，它可以作為客戶端，也可以作為服務端，非常全能。下面舉一些使用場景。

一、測試端口是否可以連通

這應該是使用最頻繁的用途了。

nc -v 127.0.0.1 9999

-v 可以打印出連接的詳情。

連接得上是類似這樣提示：“Connection to 127.0.0.1 9999 port [tcp/*] succeeded!”。
連接不上是這樣提示：“nc: connect to 127.0.0.1 port 9999 (tcp) failed: Connection refused”。

如果是 udp，則加上 -u 參數：

nc -uv 127.0.0.1 9999

二、監聽特定端口

nc -l 9999

這個的意義在于，有時候我們自己的服務端進程無法被遠端的客戶端連通，需要排除是我們的服務端進程邏輯有問題，還是物理機的網絡端口由于硬件或防火墻之類的問題無法連通。

如果是 udp，則加上 -u 參數：

nc -lu 9999

三、傳輸文件

nc 甚至可以拿來傳輸文件。

接收端：

nc -l 9999 > recv.txt

發送端：

nc 127.0.0.1 9999 < send.txt

2. 工具的數據來源

2.1 netstat、nstat、ifconfig、ethtool

數據來源[1]:

netstat、nstat 是來自 /proc/net/netstat 和 /proc/net/snmp 的數據；
ifconfig 是讀取 /proc/net/dev 下的數據，而后者的數據是從設備在內核的數據結構 net_device 里的結構 rtnl_link_stats64 中獲取的；
ethtool 是直接通過 ioctl 下放的方式從同樣的結構（net_device 中的 rtnl_link_stats64 ）中獲取數據；
因此可以認為 ifconfig 和 ethtool 兩者看到的網卡相關數據來源是一樣的，但是 /proc/net/dev 進行了一定程度的歸檔，因此 ifconfig 中的 RX dropped = rx_dropped + rx_missed_errors，RX errors = rx_errors。