网络问题

网络编程本质

整理自《Linux内核源代码情景分析》，以unix_socket为例

struct socket {
    socket_state            state;          /* 初始值为SS_UNCONNECTED */
    unsigned long           flags;
    struct proto_ops        *ops;
    struct inode            *inode;         /* 取得一个inode结构是取得一个socket结构的必要条件，socket创建时会调用sock_map_fd，与文件描述符挂钩 */
    struct fasync_struct    *fasync_list;
    struct file             *file;
    struct sock             *sk;            /* 底层数据结构，非常大， sock面向底层驱动程序，socket面向进程和系统调用 */
    wait_queue_head_t       wait;
    short                   type;           /* socket类型，SOCK_STREAM, SOCK_RAW, SOCK_DGRAM */
    unsigned char           passcred;
}

sys_socket()——创建插口

unix_socket *unix_socket_table[ UNIX_HASH_SIZE + 1 ];
将插口sock结构挂在unix_socket_table的最后一个队列中，unix_socket_table[ UNIX_HASH_SIZE ]，用杂凑值作下标（0 ～ UNIX_HASH_SIZE-1）不会访问到该队列。
sock结构中包含有receive_queue接收队列与write_queue发送队列，队列中的元素为sk_buff，每个数据包都占一个sk_buff
接收到一个packet时，packet头部包含目标插口地址，根据该地址杂凑值找到相应队列，并扫描队列找到匹配的sock结构

sys_bind()——指定插口地址

将sock结构转移到相应的队列中。
对于常规的路径名地址，需要所创建的文件的i节点号码唯一（如果文件系统中已存在具有相同路径名的文件，则bind失败，否则新建文件，该文件在进程exit后依然存在，需要unlink()或者remove()）
对于抽象地址，需要根据抽象地址的杂凑值在unix_socket_table的相应队列里检查该地址是否已经存在
TCP要求四元组唯一，但多数实现（包括Linux）强制实施更严格的约束：如果主机上有任何可匹配到本地端口的TCP连接，则本地端口不能被重用（即对bind()的调用）
启用SO_REUSEADDR可解放这个限制，使得更接近TCP的需求。大多数TCP服务器应开启该选项

sys_listen()——设定server插口

改变当前的状态为TCP_LISTEN
设定几个参数，如最大队列长度max_ack_backlog，
设置credentials，具体就是进程的用户号、组号、进程号

struct    sock *sk = sock->sk;
...
sk->max_ack_backlog = backlog;
sk->state = TCP_LISTEN;
sk->peercred.pid = current->pid;
sk->peercred.uid = current->uid;
sk->peercred.gid = current->gid;

sys_accept()——接受连接请求

阻塞，在接受新连接或超时时返回
通过sock_alloc()分配新的socket结构，但并不分配与socket配对的sock结构，这是由请求方在connect()时通过sk_buff结构传过来的

Q：代码中未对接收到的报文，即sk_buff结构作检查，如何确定是连接请求报文？
A：只有连接请求报文会挂入到server插口的receive_queue中，数据报文只能挂入到建立了连接的新插口的receive_queue中

sys_connect()——请求连接

分配一个sock结构，并将该地址通过连接请求报文发送给server方
server方接受后记录server方传过来的地址
标记当前状态为已连接

0.0.0.0， 127.0.0.1, 127.0.0.2， 本机IP四者区别：

环回的特征是数据包不经过IP层以下的协议栈,直接被拷贝到环回地址socket的缓冲区中

首先假设本机有多个网卡：eth0 :192.168.0.1 eth1:192.168.1.1 lo: 127.0.0.1

1. 监听0.0.0.0创建Socket，那么无论使用127.0.0.1或127.0.0.2或本机ip都可以建立tcp连接,也就是不论通过127.0.0.1或127.0.0.2或192.168.0.1、192.168.1.1都能连接成功。
0.0.0.0建立tcp连接的时候也可以通过绑定IP_ADDR_ANY来实现。

2. 但是监听127.0.0.1，创建Socket，那么用本机地址或127.0.0.2建立tcp连接不成功，反过来也是如此；也就是，监听时采用的地址为192.168.0.1，就只能用192.168.0.1进行连接。IP层会过滤掉不同的IP。

3. 监听localhost？ localhost是个域名，性质跟 “www.baidu.com” 差不多。不能直接绑定套接字，必须先gethostbyname转成IP才能绑定

那么问题来了，环回地址必须是127.0.0.1么？

答案：不是必须！IPv4 的环回地址是保留地址之一 127.0.0.1。尽管只使用 127.0.0.1 这一个地址，但地址 127.0.0.0 到 127.255.255.255 均予以保留。此地址块中的任何地址都将环回到本地主机中。此地址块中的任何地址都绝不会出现在任何网络中。
可以做一个简单的测试，用ssh root@127.2.3.4 然后登录看看是不是还是本机？不用修改ip，随意一个此范围内长度ip地址均可以ping通，并且通过ssh登录到本机。
如下图，lo地址为127.0.0.1，netmask为255.0.0.0，所有与netmask掩码运算的结果 = inet & netmask都被视为环回地址。

环回的特征是数据包不经过IP层以下的协议栈,直接被拷贝到环回地址socket的缓冲区中

ip输出函数先检查地址是不是环回地址
1.如果是环回地址 直接交给环回驱动程序处理 返回ip输入函数
2.如果不是环回地址 检查是不是广播或者多播地址。如果是广播地址或者组播地址数据报复制一份传给环回接口。然后在送到以太网上，因为广播和多播包含主机本身
3.如果不是广播或者多播地址 再检查是不是本机地址 如果是本机地址 则交给环回驱动程序处理，环回驱动程序返回给ip输入函数
从上面可以看出 ping127.0.0.1 数据包是不经过网卡的， ping本机则是需要经过网卡的

所以，
1.ping 127.0.0.1是检查TCP/IP协议栈是否正常。
2.ping 本地IP 是检查你网卡、配置是否正常。

网络相关配置文件

#eth0网卡的IP相关参数
/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
#主机名，修改主机名后需要重启电脑
/etc/sysconfig/network
#DNS IP
/etc/resolv.conf
#私有IP对应的主机名
/etc/hosts


#TCP/IP上的各种协议对应的端口
/etc/services
#定义IP数据包协议的相关数据
/etc/protocols

网络配置命令

#重启网络的所有参数，会主动读取所有的网络配置文件，命令同service network restart
/etc/init.d/network restart
#查看网络接口
ifconfig
#启动（关闭）eth0接口
ifup eth0    （ifdown eth0）
#查看路由表
#找到最佳匹配后，从接口发送到下一个网关。
#掩码为0.0.0.0表示默认路由
#网关为0.0.0.0表示未设置网关，通常可直接交付
#网关与接口不需要在同一网段， 如PPPoE
#ref: https://www.zhihu.com/question/54007586
route -n
 

网络排错

https://www.jianshu.com/p/36eaea218c0c