[C++]Linux之网络实时检测功能

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由于学习操作系统实验课程的缘故，这几日都在捣鼓底层，也发现底层确实蛮有意思的。其中，有一个实验要求实时检测网络速率嘛，今晚终于搞定了~

大致思路如下：

　　1.读取linux文件系统下的/proc/net/dev目录，读取其网络配置信息

　　　　温馨提示：除了第一/二行外，剩余各行分别是计算机主机的【各网卡（有线网卡*/本机回环*/无线网卡*等）】的网络收发信息(字节/包/帧等)

　　2.使用相关函数读取其网络信息（关键信息如下：接收的总字节数和发送的总字节数）

　　3.网速的计算：(需要间隔一段(一般为1秒)，然后再次执行步骤2)

(net_current_receive_total - net_previous_receive_total) + (net_current_transmit_total - net_previous_transmit_total) / 2 

注意事项：

　　一般使用C库函数的文件操作(常用API：fopen；fseek；fclose；fget(按行读取)；sscanf等)，但我并不想说这些。

　　我想提俩很小的细节，但确实是坑了我好久好久的：

　　　　坑1：数据是需要先读两行无关的信息后，才开始读我们需要的网络配置信息的

　　　　坑2：获取并重置游标位置为文件开头处（注意：此处是大坑  原因：每次更新计算机的网络的信息时，必须重新读入，或者重置游标的默认位置为文件流开始位置处）

net_off = fseek(net_stream, 0, SEEK_SET);

程序共有如下函数：

//注意：所有的log相关的执行程序，仅仅是打印日志，方便读者查看监测细节，如需实用时，除去log/lineLog相关代码即可，不会影响程序正常执行
void net_update(bool log);//初始化【必选】
void net_init(bool log, bool lineLog);//更新网络各参数信息【必选】
float net_usage(char * TYPE, bool log, bool lineLog);//通过TYPE值，获取网络信息的指定参数【必选】
void net_close();//关闭网络监测【必选】

//测试用例执行函数
void calculate(bool initLog, bool usageLog, bool lineLog)
void execute(bool initLog, bool usageLog, bool lineLog)
int main()

源码如下：(可以根据每个用户的需要，一般地，更改define部分和去除掉log相关形参即可，实现实时网络检测)

/*
	@url:http://www.cnblogs.com/johnnyzen/p/8009053.html
	@author:Johnny Zen
	@school:XiHua University
	@contact:johnnyztsd@gmail.com or 1125418540@qq.com
	@date:2017-12-10 01:33
	@description:实现网络检测功能(也提供实时)
	@environment:Linux For Ubuntu 16.04/64 
*/
#include <sys/types.h> 
#include <unistd.h> 
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <string.h> 
#include <time.h>

//为了兼容C++
#undef bool
#undef true
#undef false
#define bool int
#define true 1
#define false 0

#define NET_INFO_PATH "/proc/net/dev"

#define NET_DIFF_TIME 1  //时间差阈值(单位：秒)

//全局参数：以供随时调用函数，随时返回值（存在延时1s以内）
static time_t net_previous_timeStamp;//记录上一次系统时间戳	时间单位:秒
static time_t net_current_timeStamp;//记录当前系统时间戳 时间单位:秒
static double net_dif_time;//记录时间差 时间单位:秒

static char net_file[64] = {NET_INFO_PATH};//要读取的目标文件名
static int net_off;//记录文件游标当前偏移位置
static int line_num;//记录行数
static FILE *net_stream; //访问虚拟文件系统的文件流
static char net_buffer[256];//行缓冲区	
static char *net_line_return;//记录读取每行的时候的返回结果（NULL或者返回 net_buffer）
static char net_tmp_itemName[32];//临时存放文件中的每行的项目名称

static int net_itemReceive;//存放每一个网卡的接受到的字节总数（单位：Byte）
static int net_itemTransmit;//存放每一个网卡的已发送的字节总数（单位：Byte）

static int net_current_receive_total;//存放【当前】收到的网络包字节总数（单位：Byte）
static int net_previous_receive_total;//存放【上一次】收到的网络包字节总数（单位：Byte）
static int net_receive_speed;//平均接受网络字节速度

static int net_current_transmit_total; //存放【当前】已发送的网络包字节总数（单位：Byte）
static int net_previous_transmit_total;//存放【上一次】已发送的网络包字节总数（单位：Byte）
static int net_transmit_speed;//平均发送网络字节速度

static float net_averageLoad_speed; //网络负载情况（单位：Bytes/s）
//(net_current_receive_total - net_previous_receive_total) + (net_current_transmit_total - net_previous_transmit_total) / 2 
static float net_result; //函数返回值

//声明所有函数体
//注意：所有的log相关的执行程序，仅仅是打印日志，方便读者查看监测细节，如需实用时，除去log/lineLog相关代码即可，不会影响程序正常执行
void net_update(bool log);//初始化【必选】
void net_init(bool log, bool lineLog);//更新网络各参数信息【必选】
float net_usage(char * TYPE, bool log, bool lineLog);//通过TYPE值，获取网络信息的指定参数【必选】
void net_close();//关闭网络监测【必选】


//更新网络各信息
void net_update(bool log){// log:是否按行打印日志
	net_previous_receive_total = net_current_receive_total;//初始化上一次接收总数据
	net_previous_transmit_total = net_current_transmit_total;//初始化上一次发送总数据
	net_current_receive_total = 0;	//对当前网络接收数据总数清零，重新计算
	net_current_transmit_total = 0;//对当前网络发送数据总数清零，重新计算
	
	//获取网络的初始化数据
	/*step1: 获取并重置游标位置为文件开头处（注意：此处是大坑  原因：每次更新计算机的网络的信息时，必须重新读入，或者重置游标的默认位置）*/
	net_off = fseek(net_stream, 0, SEEK_SET);//获取并重置游标位置为文件流开头处，SEEK_CUR当前读写位置后增加net_off个位移量,重置游标位置比重新打开并获取文件流的资源要低的道理，应该都懂吧 0.0

	line_num = 1;//重置行数
	net_line_return = fgets (net_buffer, sizeof(net_buffer), net_stream);//读取第一行
	//printf("[net_update] line %d: %s
", line_num, net_line_return);
	line_num++;
	net_line_return = fgets (net_buffer, sizeof(net_buffer), net_stream);//读取第二行
	//printf("[net_update] line %d: %s
", line_num, net_line_return);
	
	net_itemReceive = 0;
	net_itemTransmit = 0;
	int flag = 1;
	while(flag == 1){
		line_num++;
		net_line_return = fgets (net_buffer, sizeof(net_buffer), net_stream);
		net_itemReceive = 0;
		net_itemTransmit = 0;
		if(net_line_return != NULL){
			sscanf(	net_buffer, 
				"%s%d%d%d%d%d%d%d%d%d", 
				net_tmp_itemName, 
				&net_itemReceive, 
				&net_itemTransmit, 
				&net_itemTransmit, 
				&net_itemTransmit, 
				&net_itemTransmit, 
				&net_itemTransmit, 
				&net_itemTransmit, 
				&net_itemTransmit, 
				&net_itemTransmit);	
			net_current_receive_total += net_itemReceive;//初始化接收字节总数
			net_current_transmit_total += net_itemTransmit;//初始化发送字节总数
		} else {
			flag = -1;		
		}

		if(log == true){
			if(flag != -1)//如果当前行不是末尾行时，不添加换行符
				printf("[net_update] line %d: %s", line_num, net_line_return);
			else //反之，添加换行符
				printf("[net_update] line %d: %s
", line_num, net_line_return);
			printf("[net_update] line %d:net_itemReceive: %d
", line_num, net_itemReceive);
			printf("[net_update] line %d:net_itemTransmit: %d
", line_num, net_itemTransmit);
			printf("[net_update] line %d:net_current_receive_total: %d
", line_num, net_current_receive_total);
			printf("[net_update] line %d:net_current_transmit_total: %d

", line_num, net_current_transmit_total);
		}
	}	
}

//初始化
void net_init(bool log, bool lineLog){//log:打印更新的【网络各参数信息】,以便检测细节； lineLog：按行打印网络文件信息细节
	//读取数据
	net_line_return = "INIT"; //设置初始值，只要不为空字符串即可
	/*step1: 打开文件 （注意：此处是大坑  原因：每次更新计算机的网络的信息时，必须重新读入，或者重置游标的默认位置）*/
	net_stream = fopen (net_file, "r"); //以R读的方式打开文件再赋给指针fd
	net_off = fseek(net_stream, 0, SEEK_SET);//获取并重置游标位置为文件流开头处，SEEK_CUR当前读写位置后增加net_off个位移量
	
	net_update(lineLog);//更新计算机的网络的信息	
	
	net_previous_receive_total = net_current_receive_total;//初始化上一次接收总数据
	net_previous_transmit_total = net_current_transmit_total;//初始化上一次发送总数据

	net_receive_speed = 0;//初始化接收网速为：0 
	net_transmit_speed = 0;//初始化发送网速为：0 
	net_averageLoad_speed = 0.0; //初始化网络负载速度为：0 
	net_previous_timeStamp = net_current_timeStamp = time(NULL);//开始获取初始化的时间戳
	net_dif_time = 0;//初始化时间差
	
	if(log == true){
		printf("
[INIT NET] net_current_timeStamp: %f
", (double)net_current_timeStamp);
		printf("
[INIT NET] Receive Total: %d bytes.
", net_current_receive_total);
		printf("
[INIT NET] Receive Speed: %d bytes/s.
", net_receive_speed);	
		printf("
[INIT NET] Transmit Total: %d bytes.
", net_current_transmit_total);
		printf("
[INIT NET] Transmit Speed: %d bytes/s.
", net_transmit_speed);
		printf("
[INIT NET] Average Load Speed: %f bytes/s.
", net_averageLoad_speed);
		printf("*********************************************************************************************************
");	
	}
}

//参数：TYPE:["receiveTotal/receiveSpeed/transmitTotal/transmitSpeed/averageLoadSpeed"]
float net_usage(char * TYPE, bool log, bool lineLog){//log:打印更新的【网络各参数信息】,以便检测细节； lineLog：按行打印网络文件信息细节
	net_current_timeStamp = time(NULL);//time() 单位：秒
	printf("[net_usage] net_current_timeStamp: %f.
", (double)net_current_timeStamp);//time_t[long int]必须转型,否则无法正常(输出显示:0.000)	
	net_dif_time = (double)(net_current_timeStamp - net_previous_timeStamp);//计算时间差（单位：秒）
	if( (net_dif_time) >= NET_DIFF_TIME ){//只有满足达到时间戳以后，才更新接收与发送的网络字节数据信息	
		net_update(lineLog);//是否按行打印更新的网络参数信息
		net_receive_speed = (net_current_receive_total - net_previous_receive_total) / NET_DIFF_TIME;//更新接收网速(单位：字节/秒)
		net_transmit_speed = (net_current_transmit_total - net_previous_transmit_total) / NET_DIFF_TIME;//更新发送网速(单位：字节/秒)
		net_averageLoad_speed = (net_receive_speed + net_transmit_speed) / 2;	//更新平均网络负载情况
		//更新时间戳
		net_previous_timeStamp = net_current_timeStamp;
	}

	if(log == true){
		printf("
[NET] LAST Receive Total: %d bytes [%f KB].
", net_previous_receive_total, (double)(net_previous_receive_total / 1024));
		printf("
[NET] NOW  Receive Total: %d bytes [%f KB].
", net_current_receive_total, (double)(net_current_receive_total / 1024));
		printf("
[NET] NOW Receive Speed: %d bytes/s [%f KB/s].
", net_receive_speed, (double)(net_receive_speed / 1024));	

		printf("
[NET] LAST Transmit Total: %d bytes [%f KB].
", net_previous_transmit_total, (double)(net_previous_transmit_total / 1024));
		printf("
[NET] NOW  Transmit Total: %d bytes [%f KB].
", net_current_transmit_total, (double)(net_current_transmit_total / 1024));
		printf("
[NET] NOW Transmit Speed: %d bytes/s [%f KB/s].
", net_transmit_speed, (double)(net_transmit_speed / 1024));
		printf("
[NET] Average Load Speed: %f bytes/s [%f KB/s].
", net_averageLoad_speed, (double)(net_averageLoad_speed / 1024));	
		printf("*********************************************************************************************************
");
	}
	
	if(TYPE == "receiveTotal"){
		net_result = (float)net_current_receive_total;
	} else if(TYPE == "receiveSpeed"){
		net_result = (float)net_receive_speed;	
	} else if(TYPE == "transmitTotal"){
		net_result = (float)net_current_transmit_total;
	} else if(TYPE == "transmitSpeed"){
		net_result = (float)net_transmit_speed;
	} else if(TYPE == "averageLoadSpeed"){
		net_result = net_averageLoad_speed;	
	} else {// TYPE 不存在时，抛出异常值 -1
		net_result = -1;	
	}

	return net_result;
}

//关闭网络监控
void net_close(){
	fclose(net_stream);     //关闭文件net_stream
}


///////////////////////////////////
//				↓demo↓		 	  //
///////////////////////////////////

/*
	initLog:是否打印【初始化后的网络各参数】日志；
	usageLog:是否打印更新的当前的【网络各参数信息】,以便检测细节；
	lineLog：是否【按行】打印【网络当前状态信息细节】
*/
/*

void calculate(bool initLog, bool usageLog, bool lineLog){
	printf("
[MAIN] receiveTotal:%f
", net_usage("receiveTotal", usageLog, lineLog));//log:打印日志在屏幕上：以便检测细节
	printf("*********************************************************************************************************
");	
	sleep(3);	
	printf("
[MAIN] receiveTotal:%f
", net_usage("receiveTotal", usageLog, lineLog));//log:打印日志在屏幕上：以便检测细节
	printf("*********************************************************************************************************
");
}

void execute(bool initLog, bool usageLog, bool lineLog){//
	system("cat /proc/net/dev");
	printf("*********************************************************************************************************
");
	net_init(initLog, lineLog);
	calculate(initLog, usageLog, lineLog);
	net_close();
}

int main(){
	execute(true, true, true);//测试用例1
	printf("########################################################################################################
");
	execute(false, true, false);//测试用例2
	return 0;
}

*/

运行效果：

　　测试用例2：

　　

　　测试用例1：

参考文献：

　　原创。