探究Go语言如何实现简易版netstat命令
netstat 使用 go 语言实现是什么操作？本文从 netstat 原理出发详细解读了这一实践。
netstat 工作原理
netstat 命令是 linux 系统中查看网络情况的一个命令。比如我们可以通过netstat -ntlp | grep 8080查看监听 8080 端口的进程。
netstat 工作原理如下：
通过读取/proc/net/tcp 、/proc/net/tcp6 文件，获取 socket 本地地址，本地端口，远程地址，远程端口，状态，inode 等信息
接着扫描所有/proc/［pid］/fd 目录下的的 socket 文件描述符，建立 inode 到进程 pid 映射
根据 pid 读取/proc/［pid］/cmdline 文件，获取进程命令和启动参数
根据 2，3 步骤，即可以获得 1 中对应 socket 的相关进程信息
我们可以做个测试验证整个流程。先使用 nc 命令监听 8090 端口：
nc -l 8090
找到上面 nc 进程的 pid，查看该进程所有打开的文件描述符：
vagrant@vagrant:/proc/25556/fd$ ls -alh
total 0
dr-x------ 2 vagrant vagrant 0 Nov 18 12:21 。
dr-xr-xr-x 9 vagrant vagrant 0 Nov 18 12:20 。。
lrwx------ 1 vagrant vagrant 64 Nov 18 12:21 0 -》 /dev/pts/1
lrwx------ 1 vagrant vagrant 64 Nov 18 12:21 1 -》 /dev/pts/1
lrwx------ 1 vagrant vagrant 64 Nov 18 12:21 2 -》 /dev/pts/1
lrwx------ 1 vagrant vagrant 64 Nov 18 12:21 3 -》 socket：［2226056］
上面列出的所有文件描述中，socket：［2226056］为 nc 命令监听 8090 端口所创建的 socket。其中2226056为该 socket 的 inode。
根据该 inode 号，我们查看/proc/net/tcp对应的记录信息，其中1F9A为本地端口号，转换成十进制恰好为 8090：
vagrant@vagrant:/proc/25556/fd$ cat /proc/net/tcp | grep 2226056
1： 00000000:1F9A 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 1000 0 2226056 1 0000000000000000 100 0 0 10 0
根据进程 id，我们查看进程名称和启动参数：
vagrant@vagrant:/proc/25556/fd$ cat /proc/25556/cmdline
nc-l8090
下面我们看下/proc/net/tcp文件格式。
/proc/net/tcp 文件格式
/proc/net/tcp文件首先会列出所有监听状态的 TCP 套接字，然后列出所有已建立的 TCP 套接字。我们通过head -n 5 /proc/net/tcp命令查看该文件头五行：
sl local_address rem_address st tx_queue rx_queue tr tm-》when retrnsmt uid timeout inode
0： 0100007F:0019 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 22279 1 0000000000000000 100 0 0 10 0
1： 00000000:1FBB 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 21205 1 0000000000000000 100 0 0 10 0
2： 00000000:26FB 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 21203 1 0000000000000000 100 0 0 10 0
3： 00000000:26FD 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000 0 0 21201 1 0000000000000000 100 0 0 10 0
每一行各个字段解释说明如下，由于太长分为三部分说明：
第一部分：
46： 010310AC:9C4C 030310AC:1770 01
| | | | | |--》 连接状态，16 进制表示，具体值见下面说明
| | | | |------》 远程 TCP 端口号，主机字节序，16 进制表示
| | | |-------------》 远程 IPv4 地址，网络字节序，16 进制表示
| | |--------------------》 本地 TCP 端口号，主机字节序，16 进制表示
| |---------------------------》 本地 IPv4 地址，网络字节序，16 进制表示
|----------------------------------》 条目编号，从 0 开始
上面连接状态所有值如下，具体参见 linux 源码 tcp\_states.h［1］：
enum {
TCP_ESTABLISHED = 1，
TCP_SYN_SENT，
TCP_SYN_RECV，
TCP_FIN_WAIT1，
TCP_FIN_WAIT2，
TCP_TIME_WAIT，
TCP_CLOSE，
TCP_CLOSE_WAIT，
TCP_LAST_ACK，
TCP_LISTEN，
TCP_CLOSING， /* Now a valid state */
TCP_NEW_SYN_RECV，
TCP_MAX_STATES /* Leave at the end！ */
};
第二部分：
00000150:00000000 01:00000019 00000000
| | | | |--》 number of unrecovered RTO timeouts
| | | |----------》 number of jiffies until timer expires
| | |----------------》 timer_active，具体值见下面说明
| |----------------------》 receive-queue，当状态是 ESTABLISHED，表示接收队列中数据长度；状态是 LISTEN，表示已经完成连接队列的长度
|-------------------------------》 transmit-queue，发送队列中数据长度
timer_active 所有值与说明如下：
0 no timer is pending
1 retransmit-timer is pending
2 another timer （e.g. delayed ack or keepalive） is pending
3 this is a socket in TIME_WAIT state. Not all fields will contain data （or even exist）
4 zero window probe timer is pending
第三部分：
1000 0 54165785 4 cd1e6040 25 4 27 3 -1
| | | | | | | | | |--》 slow start size threshold，
| | | | | | | | | or -1 if the threshold
| | | | | | | | | is 》= 0xFFFF
| | | | | | | | |----》 sending congestion window
| | | | | | | |-------》 （ack.quick《《1）|ack.pingpong
| | | | | | |---------》 Predicted tick of soft clock
| | | | | | （delayed ACK control data）
| | | | | |------------》 retransmit timeout
| | | | |------------------》 location of socket in memory
| | | |-----------------------》 socket reference count
| | |-----------------------------》 socket 的 inode 号
| |----------------------------------》 unanswered 0-window probes
|---------------------------------------------》 socket 所属用户的 uid
Go 实现简易版本 netstat 命令
netstat 工作原理和/proc/net/tcp文件结构，我们都已经了解了，现在可以使用据此使用 Go 实现一个简单版本的 netstat 命令。
核心代码如下，完整代码参加 go-netstat［2］：
// 状态码值const （
TCP_ESTABLISHED = iota + 1
TCP_SYN_SENT
TCP_SYN_RECV
TCP_FIN_WAIT1
TCP_FIN_WAIT2
TCP_TIME_WAIT
TCP_CLOSE
TCP_CLOSE_WAIT
TCP_LAST_ACK
TCP_LISTEN
TCP_CLOSING
//TCP_NEW_SYN_RECV
//TCP_MAX_STATES
）
// 状态码var states = map［int］string{
TCP_ESTABLISHED： “ESTABLISHED”，
TCP_SYN_SENT： “SYN_SENT”，
TCP_SYN_RECV： “SYN_RECV”，
TCP_FIN_WAIT1： “FIN_WAIT1”，
TCP_FIN_WAIT2： “FIN_WAIT2”，
TCP_TIME_WAIT： “TIME_WAIT”，
TCP_CLOSE： “CLOSE”，
TCP_CLOSE_WAIT： “CLOSE_WAIT”，
TCP_LAST_ACK： “LAST_ACK”，
TCP_LISTEN： “LISTEN”，
TCP_CLOSING： “CLOSING”，
//TCP_NEW_SYN_RECV： “NEW_SYN_RECV”，
//TCP_MAX_STATES： “MAX_STATES”，
}
// socketEntry 结构体，用来存储/proc/net/tcp 每一行解析后数据信息type socketEntry struct {
id int
srcIP net.IP
srcPort int
dstIP net.IP
dstPort int
state string
txQueue int
rxQueue int
timer int8
timerDuration time.Duration
rto time.Duration // retransmission timeout
uid int
uname string
timeout time.Duration
inode string
}
// 解析/proc/net/tcp 行记录func parseRawSocketEntry（entry string） （*socketEntry， error） {
se ：= &socketEntry{}
entrys ：= strings.Split（strings.TrimSpace（entry）， “ ”）
entryItems ：= make（［］string， 0， 17）
for _， ent ：= range entrys {
if ent == “” {
continue
}
entryItems = append（entryItems， ent）
}
id， err ：= strconv.Atoi（string（entryItems［0］［：len（entryItems［0］）-1］））
if err ！= nil {
return nil， err
}
se.id = id // sockect entry id
localAddr ：= strings.Split（entryItems［1］， “：”） // 本地 ip
se.srcIP = parseHexBigEndianIPStr（localAddr［0］）
port， err ：= strconv.ParseInt（localAddr［1］， 16， 32） // 本地 port
if err ！= nil {
return nil， err
}
se.srcPort = int（port）
remoteAddr ：= strings.Split（entryItems［2］， “：”） // 远程 ip
se.dstIP = parseHexBigEndianIPStr（remoteAddr［0］）
port， err = strconv.ParseInt（remoteAddr［1］， 16， 32） // 远程 port
if err ！= nil {
return nil， err
}
se.dstPort = int（port）
state， _ ：= strconv.ParseInt（entryItems［3］， 16， 32） // socket 状态
se.state = states［int（state）］
tcpQueue ：= strings.Split（entryItems［4］， “：”）
tQueue， err ：= strconv.ParseInt（tcpQueue［0］， 16， 32） // 发送队列数据长度
if err ！= nil {
return nil， err
}
se.txQueue = int（tQueue）
sQueue， err ：= strconv.ParseInt（tcpQueue［1］， 16， 32） // 接收队列数据长度
if err ！= nil {
return nil， err
}
se.rxQueue = int（sQueue）
se.uid， err = strconv.Atoi（entryItems［7］） // socket uid
if err ！= nil {
return nil， err
}
se.uname = systemUsers［entryItems［7］］ // socket user name
se.inode = entryItems［9］ // socket inode
return se， nil
}
// hexIP 是网络字节序/大端法转换成的 16 进制的字符串func parseHexBigEndianIPStr（hexIP string） net.IP {
b ：= ［］byte（hexIP）
for i， j ：= 1， len（b）-2; i 《 j; i， j = i+2， j-2 { // 反转字节，转换成小端法
b［i］， b［i-1］， b［j］， b［j+1］ = b［j+1］， b［j］， b［i-1］， b［i］
}
l， _ ：= strconv.ParseInt（string（b）， 16， 64）
return net.IPv4（byte（l》》24）， byte（l》》16）， byte（l》》8）， byte（l））
}
编辑：jq
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原文标题：Go 语言实现简易版 netstat 命令
文章出处：【微信号：aming_linux，微信公众号：阿铭linux】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
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