第7周：网络工具与调试强化

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第7周：网络工具与调试强化

目标：熟练使用网络诊断工具，能够在复杂网络环境中定位问题。

1. tcpdump 深度使用

1.1 过滤表达式语法

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# 基本语法：primitive [and/or] primitive ...

# 类型限定
tcpdump host 192.168.1.1          # 源或目的 IP
tcpdump src host 192.168.1.1      # 仅源 IP
tcpdump dst host 192.168.1.1      # 仅目的 IP
tcpdump net 192.168.1.0/24        # 网段

# 端口
tcpdump port 80                   # 源或目的端口
tcpdump src port 8080             # 仅源端口
tcpdump portrange 8000-9000       # 端口范围

# 协议
tcpdump tcp
tcpdump udp
tcpdump icmp

# 标志位
tcpdump 'tcp[tcpflags] & tcp-syn != 0'       # SYN 包
tcpdump 'tcp[tcpflags] & tcp-ack != 0'       # ACK 包
tcpdump 'tcp[tcpflags] & tcp-fin != 0'       # FIN 包
tcpdump 'tcp[tcpflags] & tcp-rst != 0'       # RST 包
tcpdump 'tcp[tcpflags] & tcp-push != 0'     # PSH 包

# 包大小
tcpdump greater 1500               # 大于 1500 字节
tcpdump less 64                    # 小于 64 字节

# 组合
tcpdump -i eth0 'tcp port 80 and tcp[tcpflags] & tcp-syn != 0'
tcpdump 'src net 10.0.0.0/8 and dst port 3306'

1.2 常用命令

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# 实时抓包并显示
tcpdump -i eth0 -nn -vv

# 保存到文件
tcpdump -i eth0 -w capture.pcap -c 10000  # 抓 10000 个包

# 从文件读取
tcpdump -r capture.pcap
tcpdump -r capture.pcap -nn tcp port 80     # 过滤读取

# 统计
tcpdump -r capture.pcap | awk '{print $NF}' | sort | uniq -c | sort -rn
# 统计各 IP 的包数

# 按端口统计
tcpdump -r capture.pcap -nn 'tcp' | awk '{print $3}' | cut -d. -f5 | sort | uniq -c | sort -rn

# 抓取特定大小的包
tcpdump -i eth0 greater 1400 and less 1500  # MTU 探测

# 抓重传
tcpdump -i eth0 'tcp.analysis.retransmission'

# 限制抓包数量
tcpdump -c 1000 -w sample.pcap

# 指定 snaplen（减少内存和磁盘占用）
tcpdump -s 96 -w small.pcap  # 只抓前 96 字节（通常够分析头部）

1.3 tcpdump + Wireshark 联动

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# 远程抓包（ssh 到服务器）
ssh user@server "tcpdump -i eth0 -w - 'port 8080'" > remote_capture.pcap

# 实时分析（tshark 是 Wireshark 的命令行版本）
tshark -r capture.pcap -Y "http.request.method == GET" -T fields -e http.host -e http.request.uri

# 统计 HTTP 方法
tshark -r capture.pcap -Y "http" -T fields -e http.request.method | sort | uniq -c

# 统计 TCP 重传
tshark -r capture.pcap -Y "tcp.analysis.retransmission" -T fields -e ip.src | sort | uniq -c | sort -rn

# 查找最慢的 TCP 连接（RTT）
tshark -r capture.pcap -Y "tcp.analysis.ack_rtt" -T fields -e tcp.analysis.ack_rtt | sort -rn | head -20

2. ss 命令

2.1 基本用法

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# 显示所有 TCP socket
ss -tn

# 显示监听 socket
ss -tln

# 显示 socket 统计
ss -s

# 显示进程信息
ss -tlnp

# 显示详细信息
ss -tlni

# 按状态过滤
ss -tn state established
ss -tn state syn-sent
ss -tn state time-wait
ss -tn state close-wait
ss -tn state fin-wait-1
ss -tn state fin-wait-2

# 组合过滤
ss -tn state established '( dport = :80 or dport = :443 )'

# 显示内存使用
ss -tnm

2.2 ss 输出解读

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$ ss -tlni
LISTEN  0       128           *:8080                  *:*        skmem:(r0,rb87380,t0,tb0,f0,w0,o0,bl0)
                  ^^^^                  ^^^^
                  recv-Q               send-Q
                  (0 = accept 队列空)  (128 = backlog)

$ ss -tn state established
ESTAB   0       0      192.168.1.100:8080   10.0.0.5:54321   timer:(on,28sec,1)
                                                ^^^^^^^^^^^^^^^^
                                                远程地址:端口

# skmem 字段：
# r0,rb87380: recv-Q=0, recv-buffer=87380 bytes
# t0,tb0:     send-Q=0, send-buffer=0

2.3 TCP 详细信息

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# 显示 TCP 内部状态（需要 root）
ss -ti

# 关键字段：
# rto: 204     → Retransmission Timeout (ms)
# rtt: 12.5/15 → Round Trip Time (avg/var) (ms)
# ato: 40      → Acknowledgment Timeout (ms)
# mss: 1460    → Maximum Segment Size
# cwnd: 10     → Congestion Window
# ssthresh: 520 → Slow Start Threshold
# bytes_acked: 125000
# bytes_received: 98000
# segs_out: 85
# segs_in: 42
# data_segs_out: 80
# data_segs_in: 35
# send 128.5Mbps → 发送速率
# pacing_rate 128.5Mbps →  pacing 速率

3. 网络性能测试

3.1 iperf3 带宽测试

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# 服务端
iperf3 -s

# 客户端 - TCP 测试
iperf3 -c server_ip -t 30         # 测试 30 秒
iperf3 -c server_ip -t 30 -P 4    # 4 并行流
iperf3 -c server_ip -t 30 -b 1G   # 限速 1Gbps

# UDP 测试
iperf3 -c server_ip -u -b 100M -t 10
iperf3 -c server_ip -u -b 100M -t 10 --length 1400

# 反向测试（服务端推数据）
iperf3 -c server_ip -R -t 30

# 输出解读
# [ ID] Interval           Transfer     Bandwidth
# [  4]  0.00-30.00  sec  1.09 GBytes   296 Mbits/sec     sender
# [  4]  0.00-30.00  sec  1.09 GBytes   296 Mbits/sec     receiver

# 丢包检测
iperf3 -c server_ip -u -b 500M -t 10 --length 1400
# 看 [Jitter] 和 [Lost/Total Datagrams]

3.2 ping / mtr

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# 基本 ping
ping -c 100 google.com
ping -i 0.1 -c 1000 192.168.1.1    # 快速 ping

# 带时间戳
ping -D google.com
# [1699999999.123456] 64 bytes from ...

# Traceroute 的增强版（持续探测）
mtr -r -c 100 google.com
# 显示每个跳的丢包率和延迟

# TCP ping（测试特定端口）
hping3 -S -p 80 -c 10 www.example.com
# -S: SYN 包

# 路径 MTU 发现
tracepath google.com

3.3 netcat 网络调试

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# TCP 测试
nc -zv google.com 443              # 测试端口连通性
nc -vz 192.168.1.1 22             # SSH 端口
nc -w 5 host port                 # 5 秒超时

# 数据传输测试
echo "test" | nc host 1234        # TCP 发送
nc -l 1234                        # TCP 监听

# UDP 传输
echo "hello" | nc -u host 1234    # UDP 发送
nc -u -l 1234                     # UDP 监听

# 端口扫描
nc -zv host 1-1000                # 扫描 1-1000 端口

4. 高级诊断工具

4.1 perf（性能分析）

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# CPU 性能分析
perf stat -p $(pgrep server)       # 统计指令、缓存 miss 等
perf top -p $(pgrep server)        # 实时查看热点函数

# 火焰图生成
perf record -g -p $(pgrep server)  # 记录调用图
perf script | stackcollapse-perf.pl | flamegraph.pl > flame.svg

# 跟踪系统调用
perf trace -p $(pgrep server)

4.2 strace（系统调用追踪）

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# 跟踪进程的所有系统调用
strace -p $(pgrep server) -f -tt

# 统计系统调用
strace -c -p $(pgrep server)

# 只跟踪特定调用
strace -e trace=network -p $(pgrep server)
strace -e trace=read,write -p $(pgrep server)

# 跟踪文件操作
strace -e trace=file -p $(pgrep server)

# 常见输出解读
read(3, "GET /index HTTP/1.1\r\n", 8192) = 26   # 正常
read(3,  <unfinished ...>)                       # 阻塞等待
read(3, "", 4096) = 0                            # EOF（对端关闭）
write(3, "HTTP/1.1 200 OK\r\n", 26) = 26         # 正常写入

4.3 bpftrace / eBPF

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# 跟踪 TCP 连接事件（需要 root）
bpftrace -e 'tcp:connection_requests { @ = count(); }'

# 跟踪 connect 的延迟
bpftrace -e 'kprobe:tcp_v4_connect { @start[tid] = nsecs; }
              kretprobe:tcp_v4_connect /@start[tid]/ {
                @latency = hist((nsecs - @start[tid]) / 1000);
                delete(@start[tid]);
              }'

# 统计各进程的 TCP 发送字节数
bpftrace -e 'tracepoint:syscalls:sys_enter_sendto { @[pid] = sum(args->count); }'

5. 压测工具对比

工具 特点 适用场景
ab 简单，Apache 自带 快速压测
wrk 多线程，Lua 脚本 定制化压测
hey Go 编写，简单 类似 ab 但更快
JMeter Java GUI，功能丰富 复杂场景
Vegeta Go 编写，CI 友好 自动化测试
k6 JS 脚本 开发人员友好

wrk 压测脚本示例

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-- request.lua
wrk.method = "POST"
wrk.body   = '{"key":"value"}'
wrk.headers["Content-Type"] = "application/json"

request = function()
    path = "/api/data"
    return wrk.format(nil, path)
end
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wrk -t8 -c1000 -d30s -s request.lua http://localhost:8080/

6. 问题排查流程图

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网络问题排查流程：

1. 连通性测试
   ping → 是否可达
   telnet/nc → 端口是否开放

2. DNS 问题
   nslookup / dig → DNS 解析是否正确
   cat /etc/resolv.conf → DNS 配置

3. 路由问题
   traceroute / mtr → 哪一跳丢包
   ip route show → 路由表

4. 服务端问题
   ss -tlnp → 端口是否在监听
   netstat -an | grep PORT → socket 状态
   tcpdump → 包是否到达
   strace -p $(pgrep) → 服务端是否在运行

5. 防火墙问题
   iptables -L -n -v → 规则列表
   iptables -L -n -v | grep PORT → 端口规则
   nft list ruleset → nftables 规则
   firewalld-cmd --list-all → firewalld 配置

6. 性能瓶颈
   ss -s → socket 统计
   ss -ti → TCP 细节（cwnd, rto, rtt）
   iostat → 磁盘 I/O
   free -h → 内存
   top/htop → CPU
   sar -n DEV 1 → 网络带宽

7. 防火墙基础

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# iptables
sudo iptables -A INPUT -p tcp --dport 8080 -j ACCEPT
sudo iptables -A INPUT -j DROP    # 默认拒绝

# 查看规则
sudo iptables -L -n -v

# 删除规则
sudo iptables -D INPUT -p tcp --dport 8080 -j ACCEPT

# nftables（现代替代）
sudo nft add rule inet filter input tcp dport 8080 accept

# ufw（Ubuntu 简化）
sudo ufw allow 8080/tcp
sudo ufw status

8. 常用脚本

8.1 监控 TCP 连接数

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#!/bin/bash
# monitor_conn.sh

while true; do
    echo "$(date): $(ss -tn state established | wc -l) connections"
    echo "$(date): $(ss -tn state time-wait | wc -l) TIME_WAIT"
    echo "$(date): $(ss -tn state close-wait | wc -l) CLOSE_WAIT"
    sleep 5
done

8.2 快速压力测试

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#!/bin/bash
# stress_test.sh

TARGET="http://localhost:8080"
CONNECTIONS=1000
DURATION=30

echo "Stress testing $TARGET"
echo "Connections: $CONNECTIONS, Duration: ${DURATION}s"

wrk -t4 -c$CONNECTIONS -d${DURATION}s $TARGET

8.3 网络带宽测试

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#!/bin/bash
# net_test.sh

INTERFACE=${1:-eth0}
echo "=== Interface: $INTERFACE ==="
ip -s link show $INTERFACE

echo ""
echo "=== TCP Statistics ==="
nstat -az | grep -i tcp

echo ""
echo "=== Socket Summary ==="
ss -s
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    缺失模块。
    1、请确保node版本大于6.2
    2、在博客根目录（注意不是yilia-plus根目录）执行以下命令：
    npm i hexo-generator-json-content --save

    3、在根目录_config.yml里添加配置： 

      jsonContent:
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    pages: false
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