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探究Go语言如何实现简易版netstat命令

阿铭linux 来源:杰哥的IT之旅 作者: 杰哥的IT之旅 2021-07-27 10:35 次阅读

netstat 使用 go 语言实现是什么操作?本文从 netstat 原理出发详细解读了这一实践。

netstat 工作原理

netstat 命令是 linux 系统中查看网络情况的一个命令。比如我们可以通过netstat -ntlp | grep 8080查看监听 8080 端口的进程。

17f98660-e3ff-11eb-a97a-12bb97331649.jpg

netstat 工作原理如下:

通过读取/proc/net/tcp 、/proc/net/tcp6 文件,获取 socket 本地地址,本地端口,远程地址,远程端口,状态,inode 等信息

接着扫描所有/proc/[pid]/fd 目录下的的 socket 文件描述符,建立 inode 到进程 pid 映射

根据 pid 读取/proc/[pid]/cmdline 文件,获取进程命令和启动参数

根据 2,3 步骤,即可以获得 1 中对应 socket 的相关进程信息

我们可以做个测试验证整个流程。先使用 nc 命令监听 8090 端口:

nc -l 8090

找到上面 nc 进程的 pid,查看该进程所有打开的文件描述符:

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]为 nc 命令监听 8090 端口所创建的 socket。其中2226056为该 socket 的 inode。

根据该 inode 号,我们查看/proc/net/tcp对应的记录信息,其中1F9A为本地端口号,转换成十进制恰好为 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

根据进程 id,我们查看进程名称和启动参数:

vagrant@vagrant:/proc/25556/fd$ cat /proc/25556/cmdline

nc-l8090

下面我们看下/proc/net/tcp文件格式。

/proc/net/tcp 文件格式

/proc/net/tcp文件首先会列出所有监听状态的 TCP 套接字,然后列出所有已建立的 TCP 套接字。我们通过head -n 5 /proc/net/tcp命令查看该文件头五行:

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

每一行各个字段解释说明如下,由于太长分为三部分说明:

第一部分:

46: 010310AC:9C4C 030310AC:1770 01

| | | | | |--》 连接状态,16 进制表示,具体值见下面说明

| | | | |------》 远程 TCP 端口号,主机字节序,16 进制表示

| | | |-------------》 远程 IPv4 地址,网络字节序,16 进制表示

| | |--------------------》 本地 TCP 端口号,主机字节序,16 进制表示

| |---------------------------》 本地 IPv4 地址,网络字节序,16 进制表示

|----------------------------------》 条目编号,从 0 开始

上面连接状态所有值如下,具体参见 linux 源码 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,具体值见下面说明

| |----------------------》 receive-queue,当状态是 ESTABLISHED,表示接收队列中数据长度;状态是 LISTEN,表示已经完成连接队列的长度

|-------------------------------》 transmit-queue,发送队列中数据长度

timer_active 所有值与说明如下:

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 号

| |----------------------------------》 unanswered 0-window probes

|---------------------------------------------》 socket 所属用户的 uid

Go 实现简易版本 netstat 命令

netstat 工作原理和/proc/net/tcp文件结构,我们都已经了解了,现在可以使用据此使用 Go 实现一个简单版本的 netstat 命令。

18041148-e3ff-11eb-a97a-12bb97331649.jpg

核心代码如下,完整代码参加 go-netstat[2]:

// 状态码值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

// 状态码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 结构体,用来存储/proc/net/tcp 每一行解析后数据信息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 行记录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], “:”) // 远程 ip

se.dstIP = parseHexBigEndianIPStr(remoteAddr[0])

port, err = strconv.ParseInt(remoteAddr[1], 16, 32) // 远程 port

if err != nil {

return nil, err

}

se.dstPort = int(port)

state, _ := strconv.ParseInt(entryItems[3], 16, 32) // socket 状态

se.state = states[int(state)]

tcpQueue := strings.Split(entryItems[4], “:”)

tQueue, err := strconv.ParseInt(tcpQueue[0], 16, 32) // 发送队列数据长度

if err != nil {

return nil, err

}

se.txQueue = int(tQueue)

sQueue, err := strconv.ParseInt(tcpQueue[1], 16, 32) // 接收队列数据长度

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 是网络字节序/大端法转换成的 16 进制的字符串func parseHexBigEndianIPStr(hexIP string) net.IP {

b := []byte(hexIP)

for i, j := 1, len(b)-2; i 《 j; i, j = i+2, j-2 { // 反转字节,转换成小端法

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))

}

编辑:jq

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原文标题:Go 语言实现简易版 netstat 命令

文章出处:【微信号:aming_linux,微信公众号:阿铭linux】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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