你想通过执行ping google.com来判断网络连通性么？
由于nio的普及，ck10k的问题已经成为过去式。现在随便一台服务器，就可以支持数十万级别的连接了。那么我们来算一下，100万的连接需要多少资源。
首先，每一个连接都是文件句柄，所以需要文件描述符数量支持才行，每一个socket内存占用15k-20k之间，这样，仅维护相应socket，就需要20G内存；而广播一个1KB的消息需要占用的带宽为1000M！
查看当前系统的连接
如何看当前系统有多少连接呢？可以使用netstat结合awk进行统计。如下脚本，统计了每一种状态的tcp连接数量
# netstat -antp | awk '{a[$6]++}END{ for(x in a)print x,a[x]}'
LISTEN 41
CLOSE_WAIT 24
ESTABLISHED 150
Foreign 1
TIME_WAIT 92
netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'
（
netstat -n | awk ‘/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}’
TIME_WAIT 8947 等待足够的时间以确保远程TCP接收到连接中断请求的确认
FIN_WAIT1 15 等待远程TCP连接中断请求，或先前的连接中断请求的确认
FIN_WAIT2 1 从远程TCP等待连接中断请求
ESTABLISHED 55 代表一个打开的连接
SYN_RECV 21 再收到和发送一个连接请求后等待对方对连接请求的确认
CLOSING 2 没有任何连接状态
LAST_ACK 4 等待原来的发向远程TCP的连接中断请求的确认
TCP连接状态详解
LISTEN： 侦听来自远方的TCP端口的连接请求
SYN-SENT： 再发送连接请求后等待匹配的连接请求
SYN-RECEIVED：再收到和发送一个连接请求后等待对方对连接请求的确认
ESTABLISHED： 代表一个打开的连接
FIN-WAIT-1： 等待远程TCP连接中断请求，或先前的连接中断请求的确认
FIN-WAIT-2： 从远程TCP等待连接中断请求
CLOSE-WAIT： 等待从本地用户发来的连接中断请求
CLOSING： 等待远程TCP对连接中断的确认
LAST-ACK： 等待原来的发向远程TCP的连接中断请求的确认
TIME-WAIT： 等待足够的时间以确保远程TCP接收到连接中断请求的确认
CLOSED： 没有任何连接状态
）
LAST_ACK 5
SYN_RECV 30
ESTABLISHED 1597
FIN_WAIT1 51
FIN_WAIT2 504
TIME_WAIT 1057
其中的
SYN_RECV表示正在等待处理的请求数；
ESTABLISHED表示正常数据传输状态；
TIME_WAIT表示处理完毕，等待超时结束的请求数。
但如果你在一台有上万连接的服务器上执行这个命令，你可能会等上很长时间。所以，我们有了第二代网络状态统计工具：netstat => ss（可别和那个越狱工具搞混了）。
# ss -s
Total: 191 (kernel 220)
TCP: 5056 (estab 42, closed 5000, orphaned 3, synrecv 0, timewait 5000/0), ports 3469
...
netstat属于net-tools工具集，而ss属于iproute。其命令对应如下，是时候和net-tools说Bye了。
|
用途 |
net-tools |
iproute |
|---|---|---|
|
统计 |
ifconfig |
ss |
|
地址 |
netstat |
ip addr |
|
路由 |
route |
ip route |
|
邻居 |
arp |
ip neigh |
|
VPN |
iptunnel |
ip tunnel |
|
VLAN |
vconfig |
ip link |
|
组播 |
ipmaddr |
ip maddr |
ss命令
基本使用
我们按照使用场景来看下ss的用法。
ss是Socket Statistics的缩写,与netstat命令一样用户查看套接字的.但是ss比netstat更加的先进.
- ss速度更快,ss不再像netstat遍历
/proc/pid目录获取信息了，而是读取/proc/net/,服务器上上规模的sockets时，ss的速度很明显。 - ss输出的信息更加详细,比如定时器，内存，sockets管理信息等，对调优很有帮助。
- ss提供的精确的过滤功能,一般人不会用，用的人不一般。
像netstat一样使用ss
ss提供了与netstat一样的选项,所以从netstat迁移到ss很平滑.
| 选项 | 含义 |
|---|---|
| -a | 把listen与not-listen的都显示出来,默认只显示established状态的sockets |
| -l | only listening |
| -p | 显示进行相关信息,ss显示的比较全 |
| -n | 数字形式 |
| -t/u/x/w | tcp/udp/unix/raw |
ss -s查看sockets分布
查看当前有多少个sockets连接，每个状态分别是多少,每次了解系统连接时,
$ ss -s
TCP: 49 (estab 3, closed 1, orphaned 39, synrecv 0, timewait 0/0), ports 0
Transport Total IP IPv6
* 0 - -
* RAW 0 0 0
* UDP 8 8 0
* TCP 48 48 0
* INET 56 56 0
* FRAG 0 0 0
如果ss命令搞来搞去感觉很麻烦，请记住ss -s.
更加精细的输出控制
| 选项 | 含义 |
|---|---|
| -i | tcp内部详细信息 |
| -e | socket详细信息 |
| -o | 定时器信息 |
| -m | socket内存使用情况 |
todo: 进行实例说明
NB的过滤功能
根据state进行过滤
ss state established
listen, established , syn-sent , syn-recv , fin-wait-1 , fin-wait-2 , time-wait , closed , close-wait , last-ack , closing
全能命令：
查看系统正在监听的tcp连接
ss -atr
ss -atn #仅ip
查看系统中所有连接
ss -alt
查看监听444端口的进程pid
ss -ltp | grep 444
查看进程555占用了哪些端口
ss -ltp | grep 555
显示所有udp连接
ss -u -a
查看TCP sockets，使用-ta选项 查看UDP sockets，使用-ua选项 查看RAW sockets，使用-wa选项 查看UNIX sockets，使用-xa选项
和某个ip的所有连接
ss dst 10.66.224.130
ss dst 10.66.224.130:http
ss dst 10.66.224.130:smtp
ss dst 10.66.224.130:443
显示所有的http连接
ss dport = :http
查看连接本机最多的前10个ip地址
netstat -antp | awk '{print $4}' | cut -d ':' -f1 | sort | uniq -c | sort -n -k1 -r | head -n 10
Recv-Q和Send-Q
注意ss的执行结果，我们说明一下Recv-Q和Send-Q。
这两个值，在LISTEN和ESTAB状态分别代表不同意义。一般，正常的应用程序这两个值都应该为0（backlog除外）。数值越大，说明问题越严重。
LISTEN状态
- Recv-Q：代表建立的连接还有多少没有被accept，比如Nginx接受新连接变的很慢
- Send-Q：代表listen backlog值
ESTAB状态
- Recv-Q：内核中的数据还有多少(bytes)没有被应用程序读取，发生了一定程度的阻塞
- Send-Q：代表内核中发送队列里还有多少(bytes)数据没有收到ack，对端的接收处理能力不强
查看网络流量
查看流量
有很多工具可以看网络流量，但我最喜欢sar。sar是linux上功能最全的监控软件。如图，使用sar -n DEV 1即可每秒刷新一次网络流量。
当然，你也可以使用ifstat、nload、iptraf等命令查看。然而数据来源，还是来自我们的/proc目录
watch cat /proc/net/dev
查看占流量最大的IP
有时候我们发现网络带宽占用非常高，但我们无法判断到底流量来自哪里。这时候，iftop就可以帮上忙了。如图，可以很容易的找出流量来自哪台主机。
当你不确定内网的流量来源，比如有人在压测，api调用不合理等，都可以通过这种方法找到他。
抓包
tcpdump
当我们需要判断是否有流量，或者调试一个难缠的netty应用问题，则可以通过抓包的方式去进行进一步的判断。在Linux上，可以通过tcpdump命令抓取数据，然后使用Wireshark进行分析。
tcpdump -i eth0 -nn -s0 -v port 80
-i指定网卡进行抓包-n和ss一样，表示不解析域名-nn两个n表示端口也是数字，否则解析成服务名-s设置抓包长度，0表示不限制-v抓包时显示详细输出，-vv、-vvv依次更加详细
1）加入-A选项将打印ascii ，-X打印hex码。
tcpdump -A -s0 port 80
2）抓取特定ip的相关包
tcpdump -i eth0 host 10.10.1.1
tcpdump -i eth0 dst 10.10.1.20
3）-w参数将抓取的包写入到某个文件中
tcpdump -i eth0 -s0 -w test.pcap
4）tcpdump支持表达式，还有更加复杂的例子，比如抓取系统中的get,post请求（非https)
tcpdump -s 0 -v -n -l | egrep -i "POST /|GET /|Host:"
更多参见 https://hackertarget.com/tcpdump-examples/
抓取的数据，使用wireshark查看即可。
http抓包
抓包工具将自身当作代理，能够抓取你的浏览器到服务器之间的通讯，并提供修改、重放、批量执行的功能。是发现问题，分析协议，攻击站点的利器。常用的有以下三款：
- Burpsuite （跨平台)
- Fiddle2 (Win)
- Charles (Mac)
坏事要偷偷的干哦。
流量复制
你可能需要使你的生产环境HTTP真实流量在开发环境或者预演环境重现，这样就用到了流量复制功能。 有三个工具可供选择，个人倾向于Gor。
- Gor
- TCPReplay
- TCPCopy
连接数过多问题
根据TCP/IP介绍，socket大概包含10个连接状态。我们平常工作中遇到的，除了针对SYN的拒绝服务攻击，如果有异常，大概率是TIME_WAIT和CLOSE_WAIT的问题。 TIME_WAIT一般通过优化内核参数能够解决；CLOSE_WAIT一般是由于程序编写不合理造成的，更应该引起开发者注意。
TIME_WAIT
TIME_WAIT是主动关闭连接的一方保持的状态，像nginx、爬虫服务器，经常发生大量处于time_wait状态的连接。TCP一般在主动关闭连接后，会等待2MS，然后彻底关闭连接。由于HTTP使用了TCP协议，所以在这些频繁开关连接的服务器上，就积压了非常多的TIME_WAIT状态连接。
某些系统通过dmesg可以看到以下信息。
__ratelimit: 2170 callbacks suppressed
TCP: time wait bucket table overflow
TCP: time wait bucket table overflow
TCP: time wait bucket table overflow
TCP: time wait bucket table overflow
通过ss -s命令查看，可以看到timewait已经有2w个了。
ss -s
Total: 174 (kernel 199)
TCP: 20047 (estab 32, closed 20000, orphaned 4, synrecv 0, timewait 20000/0), ports 10785
sysctl命令可以设置这些参数，如果想要重启生效的话，加入/etc/sysctl.conf文件中。
# 修改阈值，tcp_timestamps是最核心的参数，其他参数是依赖于此
net.ipv4.tcp_timestamps = 1
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 50000
# 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
#启用timewait 快速回收。这个一定要开启，默认是关闭的。
net.ipv4.tcp_tw_recycle= 1
# 修改系統默认的TIMEOUT时间,默认是60s
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 10
测试参数的话，可以使用 sysctl -w net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 这样的命令。如果是写入进文件的，则使用sysctl -p生效。
#永久生效 echo net.ipv4.tcp_tw_reuse=1 >> /etc/sysctl.conf;echo net.ipv4.tcp_tw_recycle=1 >> /etc/sysctl.conf; echo net.ipv4.tcp_timestamps=1 >> /etc/sysctl.conf;echo net.ipv4.tcp_max_tw_buckets=50000 >> /etc/sysctl.conf; echo net.ipv4.tcp_fin_timeout=10 >> /etc/sysctl.conf; sysctl -p #查看 sysctl -a|grep -E "net.ipv4.(tcp_tw_reuse|tcp_tw_recycle|tcp_timestamps|tcp_fin_timeout|tcp_max_tw_buckets)"
CLOSE_WAIT
CLOSE_WAIT一般是由于对端主动关闭，而我方没有正确处理的原因引起的。说白了，就是程序写的有问题，属于危害比较大的一种。
我们拿”csdn 谐音太郎”遇到的一个典型案例来说明。
代码是使用HttpClient的一个使用片段。在这段代码里，通过调用in.close()来进行连接资源的清理。但可惜的是，代码中有一个判断：非200状态的连接直接返回null。在这种情况下，in连赋值的机会都没有，当然也就无法关闭，然后就发生了连接泄漏。
所以，HttpClient的正确关闭方式是使用其api：abort()。
其他常用命令
应用软件
# 断点续传下载文件
wget -c $url
# 下载整站
wget -r -p -np -k $url
# 发送网络连接（常用)
curl -XGET $url
# 传输文件
scp
sftp
# 数据镜像备份
rsync
检测工具
# 连通性检测
ping google.com
# 到对端路由检测
tracepath google.com
# 域名检测
dig google.com
nslookup google.com
# 网络扫描工具
nmap
# 压力测试
iperf
# 全方位监控工具（好东西)
nmon
iftop
vmstat
配置工具
# 停止某个网卡 ifdown # 开启某个网卡 ifup # 多功能管理工具 ethtool
压力测试
wrk ab webbench http_load
多功能工具
# 远程登录
telnet
ssh
nc
# 防火墙
iptables -L
结尾
除了基本的工具，本文提到的很多网络命令，都不是预装的，需要使用yum自行安装。网络编程方面的学习，我觉得，读一下《TCP/IP详解 卷1：协议》这本书，然后写几个Netty应用就可以了。
NIO我们已经在I/O篇提起了，在此不再做详细介绍。等你碰到所谓的拆包粘包问题，遇到心跳和限流问题，甚至遇到了流量整形问题，那么证明你离一个专业的网络编程程序员越来越近了。