探究Go語(yǔ)言如何實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易版netstat命令
netstat 使用 go 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)是什么操作？本文從 netstat 原理出發(fā)詳細(xì)解讀了這一實(shí)踐。
netstat 工作原理
netstat 命令是 linux 系統(tǒng)中查看網(wǎng)絡(luò)情況的一個(gè)命令。比如我們可以通過(guò)netstat -ntlp | grep 8080查看監(jiān)聽 8080 端口的進(jìn)程。
netstat 工作原理如下：
通過(guò)讀取/proc/net/tcp 、/proc/net/tcp6 文件，獲取 socket 本地地址，本地端口，遠(yuǎn)程地址，遠(yuǎn)程端口，狀態(tài)，inode 等信息
接著掃描所有/proc/［pid］/fd 目錄下的的 socket 文件描述符，建立 inode 到進(jìn)程 pid 映射
根據(jù) pid 讀取/proc/［pid］/cmdline 文件，獲取進(jìn)程命令和啟動(dòng)參數(shù)
根據(jù) 2，3 步驟，即可以獲得 1 中對(duì)應(yīng) socket 的相關(guān)進(jìn)程信息
我們可以做個(gè)測(cè)試驗(yàn)證整個(gè)流程。先使用 nc 命令監(jiān)聽 8090 端口：
nc -l 8090
找到上面 nc 進(jìn)程的 pid，查看該進(jìn)程所有打開的文件描述符：
vagrant@vagrant:/proc/25556/fd$ ls -alh
total 0
dr-x------ 2 vagrant vagrant 0 Nov 18 12:21 。
dr-xr-xr-x 9 vagrant vagrant 0 Nov 18 12:20 。。
lrwx------ 1 vagrant vagrant 64 Nov 18 12:21 0 -》 /dev/pts/1
lrwx------ 1 vagrant vagrant 64 Nov 18 12:21 1 -》 /dev/pts/1
lrwx------ 1 vagrant vagrant 64 Nov 18 12:21 2 -》 /dev/pts/1
lrwx------ 1 vagrant vagrant 64 Nov 18 12:21 3 -》 socket：［2226056］
上面列出的所有文件描述中，socket：［2226056］為 nc 命令監(jiān)聽 8090 端口所創(chuàng)建的 socket。其中2226056為該 socket 的 inode。
根據(jù)該 inode 號(hào)，我們查看/proc/net/tcp對(duì)應(yīng)的記錄信息，其中1F9A為本地端口號(hào)，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制恰好為 8090：
vagrant@vagrant:/proc/25556/fd$ cat /proc/net/tcp | grep 2226056
1： 00000000:1F9A 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 1000 0 2226056 1 0000000000000000 100 0 0 10 0
根據(jù)進(jìn)程 id，我們查看進(jìn)程名稱和啟動(dòng)參數(shù)：
vagrant@vagrant:/proc/25556/fd$ cat /proc/25556/cmdline
nc-l8090
下面我們看下/proc/net/tcp文件格式。
/proc/net/tcp 文件格式
/proc/net/tcp文件首先會(huì)列出所有監(jiān)聽狀態(tài)的 TCP 套接字，然后列出所有已建立的 TCP 套接字。我們通過(guò)head -n 5 /proc/net/tcp命令查看該文件頭五行：
sl local_address rem_address st tx_queue rx_queue tr tm-》when retrnsmt uid timeout inode
0： 0100007F:0019 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 22279 1 0000000000000000 100 0 0 10 0
1： 00000000:1FBB 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 21205 1 0000000000000000 100 0 0 10 0
2： 00000000:26FB 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 21203 1 0000000000000000 100 0 0 10 0
3： 00000000:26FD 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 21201 1 0000000000000000 100 0 0 10 0
每一行各個(gè)字段解釋說(shuō)明如下，由于太長(zhǎng)分為三部分說(shuō)明：
第一部分：
46： 010310AC:9C4C 030310AC:1770 01
| | | | | |--》 連接狀態(tài)，16 進(jìn)制表示，具體值見下面說(shuō)明
| | | | |------》 遠(yuǎn)程 TCP 端口號(hào)，主機(jī)字節(jié)序，16 進(jìn)制表示
| | | |-------------》 遠(yuǎn)程 IPv4 地址，網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序，16 進(jìn)制表示
| | |--------------------》 本地 TCP 端口號(hào)，主機(jī)字節(jié)序，16 進(jìn)制表示
| |---------------------------》 本地 IPv4 地址，網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序，16 進(jìn)制表示
|----------------------------------》 條目編號(hào)，從 0 開始
上面連接狀態(tài)所有值如下，具體參見 linux 源碼 tcp\_states.h［1］：
enum {
TCP_ESTABLISHED = 1，
TCP_SYN_SENT，
TCP_SYN_RECV，
TCP_FIN_WAIT1，
TCP_FIN_WAIT2，
TCP_TIME_WAIT，
TCP_CLOSE，
TCP_CLOSE_WAIT，
TCP_LAST_ACK，
TCP_LISTEN，
TCP_CLOSING， /* Now a valid state */
TCP_NEW_SYN_RECV，
TCP_MAX_STATES /* Leave at the end！ */
};
第二部分：
00000150:00000000 01:00000019 00000000
| | | | |--》 number of unrecovered RTO timeouts
| | | |----------》 number of jiffies until timer expires
| | |----------------》 timer_active，具體值見下面說(shuō)明
| |----------------------》 receive-queue，當(dāng)狀態(tài)是 ESTABLISHED，表示接收隊(duì)列中數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；狀態(tài)是 LISTEN，表示已經(jīng)完成連接隊(duì)列的長(zhǎng)度
|-------------------------------》 transmit-queue，發(fā)送隊(duì)列中數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
timer_active 所有值與說(shuō)明如下：
0 no timer is pending
1 retransmit-timer is pending
2 another timer （e.g. delayed ack or keepalive） is pending
3 this is a socket in TIME_WAIT state. Not all fields will contain data （or even exist）
4 zero window probe timer is pending
第三部分：
1000 0 54165785 4 cd1e6040 25 4 27 3 -1
| | | | | | | | | |--》 slow start size threshold，
| | | | | | | | | or -1 if the threshold
| | | | | | | | | is 》= 0xFFFF
| | | | | | | | |----》 sending congestion window
| | | | | | | |-------》 （ack.quick《《1）|ack.pingpong
| | | | | | |---------》 Predicted tick of soft clock
| | | | | | （delayed ACK control data）
| | | | | |------------》 retransmit timeout
| | | | |------------------》 location of socket in memory
| | | |-----------------------》 socket reference count
| | |-----------------------------》 socket 的 inode 號(hào)
| |----------------------------------》 unanswered 0-window probes
|---------------------------------------------》 socket 所屬用戶的 uid
Go 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易版本 netstat 命令
netstat 工作原理和/proc/net/tcp文件結(jié)構(gòu)，我們都已經(jīng)了解了，現(xiàn)在可以使用據(jù)此使用 Go 實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單版本的 netstat 命令。
核心代碼如下，完整代碼參加 go-netstat［2］：
// 狀態(tài)碼值const （
TCP_ESTABLISHED = iota + 1
TCP_SYN_SENT
TCP_SYN_RECV
TCP_FIN_WAIT1
TCP_FIN_WAIT2
TCP_TIME_WAIT
TCP_CLOSE
TCP_CLOSE_WAIT
TCP_LAST_ACK
TCP_LISTEN
TCP_CLOSING
//TCP_NEW_SYN_RECV
//TCP_MAX_STATES
）
// 狀態(tài)碼var states = map［int］string{
TCP_ESTABLISHED： “ESTABLISHED”，
TCP_SYN_SENT： “SYN_SENT”，
TCP_SYN_RECV： “SYN_RECV”，
TCP_FIN_WAIT1： “FIN_WAIT1”，
TCP_FIN_WAIT2： “FIN_WAIT2”，
TCP_TIME_WAIT： “TIME_WAIT”，
TCP_CLOSE： “CLOSE”，
TCP_CLOSE_WAIT： “CLOSE_WAIT”，
TCP_LAST_ACK： “LAST_ACK”，
TCP_LISTEN： “LISTEN”，
TCP_CLOSING： “CLOSING”，
//TCP_NEW_SYN_RECV： “NEW_SYN_RECV”，
//TCP_MAX_STATES： “MAX_STATES”，
}
// socketEntry 結(jié)構(gòu)體，用來(lái)存儲(chǔ)/proc/net/tcp 每一行解析后數(shù)據(jù)信息type socketEntry struct {
id int
srcIP net.IP
srcPort int
dstIP net.IP
dstPort int
state string
txQueue int
rxQueue int
timer int8
timerDuration time.Duration
rto time.Duration // retransmission timeout
uid int
uname string
timeout time.Duration
inode string
}
// 解析/proc/net/tcp 行記錄func parseRawSocketEntry（entry string） （*socketEntry， error） {
se ：= &socketEntry{}
entrys ：= strings.Split（strings.TrimSpace（entry）， “ ”）
entryItems ：= make（［］string， 0， 17）
for _， ent ：= range entrys {
if ent == “” {
continue
}
entryItems = append（entryItems， ent）
}
id， err ：= strconv.Atoi（string（entryItems［0］［：len（entryItems［0］）-1］））
if err ！= nil {
return nil， err
}
se.id = id // sockect entry id
localAddr ：= strings.Split（entryItems［1］， “：”） // 本地 ip
se.srcIP = parseHexBigEndianIPStr（localAddr［0］）
port， err ：= strconv.ParseInt（localAddr［1］， 16， 32） // 本地 port
if err ！= nil {
return nil， err
}
se.srcPort = int（port）
remoteAddr ：= strings.Split（entryItems［2］， “：”） // 遠(yuǎn)程 ip
se.dstIP = parseHexBigEndianIPStr（remoteAddr［0］）
port， err = strconv.ParseInt（remoteAddr［1］， 16， 32） // 遠(yuǎn)程 port
if err ！= nil {
return nil， err
}
se.dstPort = int（port）
state， _ ：= strconv.ParseInt（entryItems［3］， 16， 32） // socket 狀態(tài)
se.state = states［int（state）］
tcpQueue ：= strings.Split（entryItems［4］， “：”）
tQueue， err ：= strconv.ParseInt（tcpQueue［0］， 16， 32） // 發(fā)送隊(duì)列數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
if err ！= nil {
return nil， err
}
se.txQueue = int（tQueue）
sQueue， err ：= strconv.ParseInt（tcpQueue［1］， 16， 32） // 接收隊(duì)列數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
if err ！= nil {
return nil， err
}
se.rxQueue = int（sQueue）
se.uid， err = strconv.Atoi（entryItems［7］） // socket uid
if err ！= nil {
return nil， err
}
se.uname = systemUsers［entryItems［7］］ // socket user name
se.inode = entryItems［9］ // socket inode
return se， nil
}
// hexIP 是網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序/大端法轉(zhuǎn)換成的 16 進(jìn)制的字符串func parseHexBigEndianIPStr（hexIP string） net.IP {
b ：= ［］byte（hexIP）
for i， j ：= 1， len（b）-2; i 《 j; i， j = i+2， j-2 { // 反轉(zhuǎn)字節(jié)，轉(zhuǎn)換成小端法
b［i］， b［i-1］， b［j］， b［j+1］ = b［j+1］， b［j］， b［i-1］， b［i］
}
l， _ ：= strconv.ParseInt（string（b）， 16， 64）
return net.IPv4（byte（l》》24）， byte（l》》16）， byte（l》》8）， byte（l））
}
編輯：jq
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原文標(biāo)題：Go 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易版 netstat 命令
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