【网络编程】几个常用命令：ping / netstat / xargs / pidof / watch

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ping：检测网络联通
- 1. ping 的基本功能
- 2. ping 的工作原理
- 3. ping 的常见用法
- 4. ping 的输出解释
- 5. ping 的应用场景
- 6. 注意事项
netstat：查看网络状态
- 1. netstat 的基本功能
- 2. 常见用法
- 3. 示例
- 4. 输出字段解释
- 5. netstat 的替代工具
- 6. 注意事项
xargs：将数据转换为其他命令的命令行参数
- 1. xargs 的基本功能
- 2. 常见用法
- 3. 示例
pidof：根据名字查找并返回进程PID
- 1. pidof 的基本功能
- 2. 常见用法
- 3. 示例
- 4. 输出解释
- 5. 使用场景
- 6. 注意事项
watch：动态刷新的数字监控
- 1. watch 的基本功能
- 2. 常见用法
- 3. 示例
- 4. 输出解释
- 5. 使用场景
- 6. 注意事项

`ping`：检测网络联通

ping 是一种常用的网络诊断工具，用于测试主机之间的连通性以及测量网络延迟。通过发送 ICMP（Internet Control Message Protocol）回声请求（Echo Request）消息到目标主机，并等待其返回 ICMP 回声应答（Echo Reply），可以判断目标主机是否可达，并评估网络性能。

以下是关于 ping 命令的详细讲解：

1. ping 的基本功能

测试连通性：验证本地主机与目标主机之间的网络连接是否正常。
测量延迟：计算从发送请求到接收响应的时间（通常以毫秒为单位），反映网络的速度和稳定性。
检测丢包率：统计在一定时间内发送的请求中有多少未收到响应，从而判断网络质量。

2. ping 的工作原理

发送 ICMP 请求：
- 本地主机向目标主机发送一个 ICMP Echo Request 消息。
- 这个消息包含一个唯一的标识符和序列号，用于区分不同的请求。
接收 ICMP 应答：
- 如果目标主机正常运行且网络畅通，它会返回一个 ICMP Echo Reply 消息。
- 本地主机会记录从发送请求到接收应答的时间差，即往返时间（RTT，Round-Trip Time）。
统计结果：
- 根据多次请求的结果，计算平均延迟、最大延迟、最小延迟以及丢包率。

3. ping 的常见用法

(1) 基本语法

ping [选项] 目标地址

目标地址：可以是域名（如 www.example.com）或IP地址（如 192.168.1.1）。
可以输入自己服务器的域名或虚拟机的IP地址

(2) 常见选项

选项	描述
`-c <次数>`	指定发送的ICMP请求次数（例如：`ping -c 4 www.example.com`）。
`-i <间隔>`	设置两次请求之间的时间间隔（秒）。
`-t <TTL>`	设置数据包的生存时间（Time To Live，TTL）。
`-s <大小>`	设置发送的数据包大小（字节）。
`-W <超时>`	设置等待响应的超时时间（秒）。

(3) 示例

发送4次请求：
```
ping -c 4 www.example.com
```
指定数据包大小为1024字节：
```
ping -s 1024 www.example.com
```
设置每次请求间隔为2秒：
```
ping -i 2 www.example.com
```

4. ping 的输出解释

以下是一个典型的 ping 输出示例：

PING www.example.com (93.184.216.34): 56 data bytes
64 bytes from 93.184.216.34: icmp_seq=0 ttl=56 time=12.3 ms
64 bytes from 93.184.216.34: icmp_seq=1 ttl=56 time=11.8 ms
64 bytes from 93.184.216.34: icmp_seq=2 ttl=56 time=12.1 ms
64 bytes from 93.184.216.34: icmp_seq=3 ttl=56 time=11.9 ms

--- www.example.com ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3003ms
rtt min/avg/max/mdev = 11.800/12.025/12.300/0.200 ms

字段说明

PING 行：
- 显示目标地址及其解析后的IP地址。
- 数据包大小默认为56字节（加上ICMP头部后总共64字节）。
每次请求的响应：
- 64 bytes：表示接收到的回显应答数据包大小。
- icmp_seq=<序号>：表示该数据包的序列号。
- ttl=<值>：表示数据包的生存时间（TTL，Time To Live），反映了路由跳数。
- time=<值>：表示往返时间（RTT，Round-Trip Time），单位为毫秒。
统计信息：
- packets transmitted：发送的总数据包数。
- received：接收到的总数据包数。
- packet loss：丢包率（百分比）。
- time：整个测试过程的持续时间。
- rtt min/avg/max/mdev：往返时间的最小值、平均值、最大值以及标准偏差。

5. ping 的应用场景

(1) 测试网络连通性

使用 ping 可以快速检查本地主机与目标主机之间的网络是否连通。
如果无法收到任何响应，可能是因为目标主机不可达、网络中断或目标主机禁用了ICMP响应。

(2) 测量网络延迟

通过观察 ping 输出中的 time 值，可以评估网络的速度和稳定性。
较低的延迟通常意味着更好的网络性能。

(3) 检测丢包率

如果部分请求没有收到响应，可能是网络拥塞或不稳定。
高丢包率可能表明网络质量较差。

(4) 调试网络问题

结合其他工具（如 traceroute 或 mtr），可以定位网络故障的具体位置。

6. 注意事项

(1) 目标主机可能禁用ICMP

某些主机或防火墙可能会禁用ICMP协议，导致即使网络正常也无法收到响应。

(2) 网络延迟的影响因素

网络延迟可能受到多种因素的影响，包括物理距离、路由器数量、带宽限制等。

(3) 数据包大小的影响

发送较大的数据包可能会暴露网络中的带宽瓶颈或MTU（Maximum Transmission Unit）问题。

(4) 不同平台的实现差异

Windows 和 Linux 的 ping 命令在默认行为上可能略有不同（例如，默认数据包大小）。

`netstat`：查看网络状态

我们在写一些网络服务时，如写 udp Server / tcp Server ，我们有时需要查看这些网络服务是否启动以及其他状态信息，如果直接使用 ps 命令，只能查看到一些偏向进程方面的，因此我们推荐 netstat：

netstat 是一个用于显示网络连接、路由表、接口统计信息、伪装连接和多播成员的命令行工具。它是网络管理员和开发人员常用的工具之一，可以帮助诊断网络问题、监控网络状态以及分析系统上的活动连接。

以下是关于 netstat 的详细介绍：

1. netstat 的基本功能

netstat 提供了以下主要功能：

显示活动的网络连接：列出当前系统的TCP/UDP连接。
显示路由表信息：查看系统的IP路由表。
显示接口统计信息：显示网络接口的流量统计信息。
显示监听端口：列出正在监听的端口及其对应的服务或进程。
显示网络协议统计信息：提供TCP、UDP、ICMP等协议的统计数据。

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2. 常见用法

(1) 基本语法

netstat [选项]

(2) 常见选项

注意：在使用时，这些选项的前后顺序无所谓，没有规定

选项	描述
`-a`	即 `all`，显示所有连接和侦听端口（包括TCP和UDP）。
`-t`	即 `tcp`，仅显示TCP连接。
`-u`	即 `udp`，仅显示UDP连接。
`-n`	即 `number`，以数字形式显示地址和端口号（不进行DNS解析）。
`-l`	仅显示处于监听状态的连接。
`-p`	即 `process`，显示与每个连接关联的进程ID（需要root权限）。
`-r`	显示内核路由表。
`-i`	显示网络接口的统计信息。
`-s`	显示每个协议的统计信息（如TCP、UDP等）。

2. 常见用法

(1) 显示所有连接和侦听端口

netstat -a

输出中会包含所有的TCP和UDP连接，包括已建立的连接和正在监听的端口。

(2) 显示所有TCP连接

netstat -at

只显示TCP协议相关的连接。

(3) 显示所有UDP连接

netstat -au

只显示UDP协议相关的连接。

(4) 显示监听端口

netstat -ln

使用 -l 选项只显示处于监听状态的端口，-n 选项避免DNS解析，加快输出速度。

(5) 显示与进程关联的连接

sudo netstat -ntp

-n：以数字形式显示地址和端口号。
-t：仅显示TCP连接。
-p：显示与每个连接关联的进程ID和名称。
需要使用 sudo 提升权限，因为普通用户无法访问某些进程信息。

(6) 显示路由表

netstat -r

输出系统的IP路由表，类似于 route 或 ip route 命令。

(7) 显示网络接口统计信息

netstat -i

列出所有网络接口的流量统计信息，包括接收和发送的数据包数量、错误数等。

(8) 显示协议统计信息

netstat -s

提供TCP、UDP、ICMP等协议的详细统计信息，例如已建立的连接数、丢弃的数据包数等。

3. 示例

以下是一个典型的 netstat 输出示例：

Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name
tcp        0      0 0.0.0.0:22              0.0.0.0:*               LISTEN      1234/sshd
tcp        0      0 127.0.0.1:631           0.0.0.0:*               LISTEN      1235/cupsd
udp        0      0 0.0.0.0:68              0.0.0.0:*                           1236/dhclient

4. 输出字段解释

Proto：协议类型（TCP或UDP）。
Recv-Q：接收队列中的数据包数量。
Send-Q：发送队列中的数据包数量。
Local Address：本地地址和端口。
Foreign Address：远程地址和端口。
State：连接状态（仅适用于TCP，例如 LISTEN、ESTABLISHED 等）。
PID/Program name：与该连接关联的进程ID和程序名称（需使用 -p 选项）。

5. netstat 的替代工具

在现代Linux系统中，netstat 已逐渐被更高效的工具（如 ss 和 ip）取代：

ss：功能类似 netstat，但性能更高，推荐使用。
ip：用于管理和显示网络接口、路由表等信息。

例如，使用 ss 查看监听端口：

ss -tnlp

6. 注意事项

(1) 权限问题

某些选项（如 -p）需要 root 权限才能查看进程信息。

比如下图，有些条目缺失了一些信息，只有我们自己启动的 ./server 有
如果没有权限，可以尝试使用 sudo 提升权限。

如下图，使用 sudo 提权后，所有信息都展示出来了

(2) 性能问题

在高并发环境下，netstat 的性能可能不如 ss，因为它需要读取大量的内核数据。

(3) 替代工具

在较新的 Linux 发行版中，netstat 可能已被废弃或不再默认安装。可以使用 ss 或 ip 命令作为替代。

`xargs`：将数据转换为其他命令的命令行参数

xargs 是一个功能强大的命令行工具，用于从标准输入（stdin）读取数据，并将其作为参数传递给其他命令执行。它可以帮助用户将管道或文件中的数据转换为命令行参数，从而实现批量处理任务。

以下是关于 xargs 的详细讲解：

1. xargs 的基本功能

从标准输入读取数据：xargs 从标准输入中读取数据，通常是通过管道或其他命令的输出。
构建命令行参数：将读取到的数据转换为命令行参数，并传递给指定的命令。
批量执行命令：支持对多个输入项逐一或分批执行命令。

2. 常见用法

(1) 基本语法

command | xargs [选项] [命令]

command：生成输入数据的命令。
xargs：将输入数据转换为命令行参数。
[选项]：控制 xargs 的行为。
[命令]：接收参数并执行的命令。

3. 示例

(1) 基本用法

echo "file1 file2 file3" | xargs ls

将 file1 file2 file3 作为参数传递给 ls 命令，等价于：
```
ls file1 file2 file3
```

`pidof`：根据名字查找并返回进程PID

pidof 是一个用于查找正在运行的进程的 PID（Process ID）的命令行工具。它根据指定的进程名称返回与该名称匹配的进程的 PID 列表。pidof 是系统管理员和开发人员常用的工具之一，尤其在需要动态获取某个服务或程序的 PID 时非常方便。

以下是关于 pidof 的详细讲解：

1. pidof 的基本功能

查找进程 ID：根据进程名称返回对应的 PID。
支持多个匹配项：如果存在多个同名进程，pidof 会返回所有匹配的 PID。
简单易用：语法简单，适合脚本中使用。

2. 常见用法

(1) 基本语法

pidof [选项] 进程名称

(2) 常见选项

选项	描述
`-s`	只返回一个 PID（即使有多个匹配的进程）。
`-x`	匹配脚本或可执行文件（不仅限于二进制程序）。
`-o PID,...`	排除指定的 PID 或特殊符号（如 `$$` 表示当前 shell 的 PID）。

3. 示例

(1) 查找特定进程的 PID

pidof sshd

如果 sshd 正在运行，输出可能是：
```
1234 1235
```
这表示有两个 sshd 进程正在运行，其 PID 分别为 1234 和 1235。

(2) 只返回一个 PID

pidof -s sshd

即使有多个 sshd 进程，也只返回其中一个 PID，例如：
```
1234
```

(3) 匹配脚本或可执行文件

pidof -x myscript.sh

如果 myscript.sh 是一个正在运行的脚本，pidof 会返回其 PID。

(4) 排除特定 PID

pidof -o $$ bash

$$ 表示当前 shell 的 PID。此命令会列出所有正在运行的 bash 进程的 PID，但排除当前 shell 的 PID。

4. 输出解释

pidof 的输出是一个由空格分隔的 PID 列表。如果没有找到匹配的进程，则不会有任何输出。

例如：

$ pidof nginx
1234 1235 1236

这表示有三个 nginx 进程正在运行，其 PID 分别为 1234、1235 和 1236。

5. 使用场景

(1) 动态获取 PID

在编写脚本时，可以使用 pidof 获取某个服务的 PID 并进行进一步操作。例如：

PID=$(pidof mysqld)
if [ -n "$PID" ]; then
    echo "MySQL is running with PID $PID"
else
    echo "MySQL is not running"
fi

(2) 结合其他工具

可以将 pidof 的输出与其他工具结合使用。例如：

使用 kill 发送信号：有两种写法

// 方法一:
kill $(pidof nginx)

// 方法二: 通过管道
pidof nginx | xargs kill -9

使用 ps 获取更多进程信息：
```
ps -p $(pidof sshd)
```

(3) 监控进程状态

通过定期检查某个进程是否存在，可以实现简单的进程监控功能。

6. 注意事项

(1) 进程名称匹配

pidof 根据进程名称进行匹配，因此可能会出现误匹配的情况。例如，pidof http 可能会匹配到 httpd 或其他包含 http 的进程。
如果需要更精确的匹配，建议结合 pgrep 或 ps 使用。

(2) 权限问题

如果当前用户没有权限访问某些进程的信息，pidof 可能无法返回这些进程的 PID。

(3) 替代工具

在某些情况下，pgrep 是一个更强大的替代工具，因为它可以根据更多的条件（如用户、命令行参数等）进行过滤。

`watch`：动态刷新的数字监控

watch 是一个非常实用的命令行工具，用于定期执行其他命令并将输出显示在终端中。它可以帮助用户实时监控系统状态、进程运行情况或其他动态变化的信息。通过 watch，你可以以固定的时间间隔重复执行某个命令，并观察其结果的变化。

以下是关于 watch 的详细讲解：

1. watch 的基本功能

定期执行命令：按照指定的时间间隔（默认为2秒）重复执行某个命令。
高亮变化：可以高亮显示输出中发生变化的部分，便于快速发现差异。
全屏显示：将命令的输出完整地显示在终端中，类似于一个动态更新的窗口。

2. 常见用法

(1) 基本语法

watch [选项] 命令

(2) 常见选项

选项	描述
`-n <秒>`	设置刷新时间间隔（默认为2秒）。
`-d` 或 `--difference`	高亮显示输出中的变化部分。
`-t` 或 `--no-title`	禁用顶部标题栏（显示命令和时间信息）。
`-b` 或 `--beep`	如果输出发生变化，则发出蜂鸣声。
`-g` 或 `--chgexit`	当输出发生变化时立即退出。

3. 示例

(1) 默认使用

watch df -h

每隔2秒执行一次 df -h 命令，显示磁盘使用情况。

(2) 自定义刷新时间

watch -n 5 free -m

每隔5秒执行一次 free -m 命令，显示内存使用情况。

(3) 高亮显示变化

watch -d uptime

每隔2秒执行一次 uptime 命令，并高亮显示输出中发生变化的部分。

(4) 禁用标题栏

watch -t date

每隔2秒执行一次 date 命令，并禁用顶部标题栏。

(5) 输出变化时发出蜂鸣声

watch -b ls

每隔2秒执行一次 ls 命令，如果目录内容发生变化，则发出蜂鸣声。

(6) 输出变化时立即退出

watch -g ps aux | grep sshd

每隔2秒检查是否有 sshd 进程，如果输出发生变化（例如进程启动或停止），则立即退出。

4. 输出解释

watch 的输出通常包括以下部分：

顶部标题栏：显示命令、当前时间以及刷新间隔。
命令输出：每次执行命令的输出结果。
高亮部分：如果启用了 -d 选项，输出中发生变化的部分会被高亮显示。

例如：

Every 2.0s: df -h                                                                                         Tue Feb 28 10:00:00 2023

Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
udev            7.8G     0  7.8G   0% /dev
tmpfs           1.6G  2.1M  1.6G   1% /run
/dev/sda1        50G   12G   36G  25% /
...