Linux網絡技術管理及進程管理

OSI七層模型和TCP/IP四層模型

 

OSI七層模型：OSI（Open System Interconnection）開放系統互連參考模型是國際標準化組織（ISO）制定的一個用於計算機或通訊系統間互聯的標準體系。

TCP/IP四層模型：TCP/IP參考模型是計算機網絡的祖父ARPANET和其後繼的因特網使用的參考模型。

分層做用：方便管理

 

七層模型優勢：

一、把複雜的網絡劃分紅爲更容易管理的層（將整個龐大而複雜的問題劃分爲若干個容易處理的小問題）

二、沒有一個廠家能完整的提供整套解決方案和全部的設備，協議.

三、獨立完成各自該作的任務，互不影響，分工明確，上層不關心下層具體細節，分層一樣有益於網絡排錯

功能與表明設備

分層	名字	功能	工做在該層的設備
7	應用層	提供用戶界面	QQ，IE 。應用程序
6	表示層	表示數據，進行加密等處理
5	會話層	將不一樣應用程序的數據分離
4	傳輸層	提供可靠或不可靠的傳輸，在重傳前執行糾錯	防火牆
3	網絡層	提供邏輯地址，路由器使用它們來選擇路徑	三層交換機、路由器
2	數據鏈路層	將分組拆分爲字節，並講字節組合成幀，使用MAC地址提供介質訪問，執行錯誤檢測，但不糾錯	二層交換機，網卡
1	物理層	在設備之間傳輸比特，指定電平，電纜速度和電纜針腳	集線器

 

互動：爲何現代網絡通訊過程當中用TCP/IP四層模型，而不是用OSI七層模型呢？

OSI七層模型是理論模型，通常用於理論研究，他的分層有些冗餘，實際應用，選擇TCP/IP的四層模型。並且 OSI 自身也有缺陷，大多數人都認爲 OSI 模型的層次數量與內容多是最佳的選擇，其實並不是如此，其中會話層和表示層幾乎是空的，而數據鏈路層和網絡層包含內容太多，有不少的子層插入，每一個子層都有不一樣的功能。

 

常見網絡相關的協議

 

DNS：域名解析協議 www.baidu.com

SNMP(Simple Network Management Protocol)網絡管理協議

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)動態主機配置協議，它是在TCP/IP網絡上使客戶機得到配置信息的協議

FTP(File Transfer Protocol)文件傳輸協議，它是一個標準協議，是在計算機和網絡之間交換文件的最簡單的方法。

TFTP(Trivial File Transfer Protocol)：小文件傳輸協議

HTTP(Hypertext Transfer Protocol )：超文本傳輸協議

HTTPS(Secure Hypertext Transfer Protocol)：安全超文本傳輸協議，它是由Netscape開發並內置於其瀏覽器中，用於對數據進行壓縮和解壓操做.

ICMP(Internet Control Message Protocol)：Internet控制信息協議,互聯網控制報文協議

ping  ip定義消息類型有：TTL超時、地址的請求與應答、信息的請求與應答、目的地不可到達

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)：簡單郵件傳送協議

TELNET Protocol：虛擬終端協議

UDP(User Datagram Protocol)：用戶數據報協議，它是定義用來在互連網絡環境中提供包交換的計算機通訊的協議

TCP（Transmission Control Protocol）：傳輸控制協議，是一種面向鏈接的、可靠的、基於字節流的傳輸層通訊協議  log轉發：開啓一個協議：tcp(三次握手和四次揮手)

 

TCP協議和UDP協議的區別

（1）TCP協議：TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）是面向鏈接的協議，在收發數據前，必須和對方創建可靠的鏈接。

（2）UDP協議：UDP 是User Datagram Protocol的簡稱， 中文名是用戶數據報協議，是一種無鏈接的傳輸層協議，提供面向事務的簡單不可靠信息傳送服務

總結：TCP與UDP的區別：
1.基於鏈接與無鏈接；
2.對系統資源的要求（TCP較多，UDP少）；
3.UDP程序結構較簡單；UDP信息包的標題很短，只有8個字節，相對於TCP的20個字節信息包的額外開銷很小。因此傳輸速度可更快
4.TCP保證數據正確性，UDP可能丟包；TCP保證數據順序，UDP不保證。

場景：視頻，語音通信使用udp，或網絡環境很好，好比局域網中通信可使用udp。  udp數據傳輸完整性，能夠經過應用層的軟件來校對就能夠了。

tcp傳文件，數據完整性要求高。

 

TCP和UDP 經常使用端口號名稱

 

（1）TCP 端口分配

21	ftp	文件傳輸服務
22	ssh	安全遠程鏈接服務
23	telnet	遠程鏈接服務
25	smtp	電子郵件服務
53	DNS	域名解析服務，有tcp53也有用udp53端口傳輸
80	http	web服務
443	https	安全web服務

 

互動：若是你不知道哪一個端口對應哪一個服務怎麼辦？如873端口是哪一個服務的？

[root@ken~]#  vim /etc/services    #此文件中,包含全部常見端口號及服務名稱

 

三次握手和四次揮手

 

三次握手

 

首先Client端發送鏈接請求報文，Server段接受鏈接後回覆ACK報文，併爲此次鏈接分配資源。Client端接收到ACK報文後也向Server段發生ACK報文，並分配資源，這樣TCP鏈接就創建了。

 

最初兩端的TCP進程都處於CLOSED關閉狀態，A主動打開鏈接，而B被動打開鏈接。（A、B關閉狀態CLOSED——B收聽狀態LISTEN——A同步已發送狀態SYN-SENT——B同步收到狀態SYN-RCVD——A、B鏈接已創建狀態ESTABLISHED）

• B的TCP服務器進程先建立傳輸控制塊TCB，準備接受客戶進程的鏈接請求。而後服務器進程就處於LISTEN（收聽）狀態，等待客戶的鏈接請求。如有，則做出響應。
• 1）第一次握手：A的TCP客戶進程也是首先建立傳輸控制塊TCB，而後向B發出鏈接請求報文段，（首部的同步位SYN=1，初始序號seq=x），（SYN=1的報文段不能攜帶數據）但要消耗掉一個序號，此時TCP客戶進程進入SYN-SENT（同步已發送）狀態。
• 2）第二次握手：B收到鏈接請求報文段後，如贊成創建鏈接，則向A發送確認，在確認報文段中（SYN=1，ACK=1，確認號ack=x+1，初始序號seq=y），測試TCP服務器進程進入SYN-RCVD（同步收到）狀態；
• 3）第三次握手：TCP客戶進程收到B的確認後，要向B給出確認報文段（ACK=1，確認號ack=y+1，序號seq=x+1）（初始爲seq=x，第二個報文段因此要+1），ACK報文段能夠攜帶數據，不攜帶數據則不消耗序號。TCP鏈接已經創建，A進入ESTABLISHED（已創建鏈接）。
• 當B收到A的確認後，也進入ESTABLISHED狀態。

 

四次揮手

 

 

假設Client端發起中斷鏈接請求，也就是發送FIN報文。Server端接到FIN報文後，意思是說」我Client端沒有數據要發給你了」，可是若是你還有數據沒有發送完成，則沒必要急着關閉Socket，能夠繼續發送數據。因此你先發送ACK，」告訴Client端，你的請求我收到了，可是我還沒準備好，請繼續你等個人消息」。這個時候Client端就進入FIN_WAIT狀態，繼續等待Server端的FIN報文。當Server端肯定數據已發送完成，則向Client端發送FIN報文，」告訴Client端，好了，我這邊數據發完了，準備好關閉鏈接了」。Client端收到FIN報文後，」就知道能夠關閉鏈接了，可是他仍是不相信網絡，怕Server端不知道要關閉，因此發送ACK後進入TIME_WAIT狀態，若是Server端沒有收到ACK則能夠重傳。「，Server端收到ACK後，」就知道能夠斷開鏈接了」。Client端等待了2MSL後依然沒有收到回覆，則證實Server端已正常關閉，那好，我Client端也能夠關閉鏈接了。Ok，TCP鏈接就這樣關閉了！

 

linux網絡相關的調試命令

 

1、橋接模式：配置橋接模式的虛擬機做爲獨立計算機存在

 

1. 虛擬機能夠上外網
   2. 能夠和局域網內任意一臺電腦通訊
   3. 能夠和宿主機通訊
   4. 局域網內任意一臺主機均可以和此虛擬機通訊

 

2、nat模式：配置nat模式的虛擬機使用本機IP地址（地址轉化）

1. 
   物理機vmnet8這個網卡必須開啓
   2. 能夠上外網
   3. 能夠宿主機通訊
   4. 局域網內不能夠訪問此虛擬機

3、僅主機模式

1. 
   能夠和宿主機通訊
   2. 同一臺宿主機上的僅主機模式下的虛擬機之間能夠互相通訊
   3. 不能夠上外網
   4. 局域網內不能夠相互訪問

1.修改IP相關信息

[root@ken ~]# ip a 1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000 link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00 inet 127.0.0.1/8 scope host lo valid_lft forever preferred_lft forever inet6 ::1/128 scope host valid_lft forever preferred_lft forever 2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000 link/ether 00:0c:29:e3:93:4b brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet 192.168.64.4/24 brd 192.168.64.255 scope global noprefixroute eth0 valid_lft forever preferred_lft forever inet 192.168.4.191/32 scope global eth0 valid_lft forever preferred_lft forever inet6 fe80::20c:29ff:fee3:934b/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever 

 

 

2. 修改網卡信息

修改配置文件 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0

DEVICE=eth0 #指出設備名稱
NM_CONTROLLED=yes #network mamager的參數，實時生效，不須要重啓
ONBOOT=yes #設置爲yes，開機自動啓用網絡鏈接
IPADDR=192.168.21.129 #IP地址
BOOTPROTO=none #設置爲none禁止DHCP，設置爲static啓用靜態IP地址，設置爲dhcp開啓DHCP服務
NETMASK=255.255.255.0 #子網掩碼
DNS1=8.8.8.8 #第一個dns服務器
TYPE=Ethernet #網絡類型爲：Ethernet
GATEWAY=192.168.21.2 #設置網關
DNS2=8.8.4.4 #第二個dns服務器
IPV6INIT=no #禁止IPV6
USERCTL=no #是否容許非root用戶控制該設備，設置爲no，只能用root用戶更改
HWADDR=00:0C:29:2C:E1:0F #網卡的Mac地址
PREFIX=24
NAME=」System eth0″ #定義設備名稱

 

3.臨時添加IP地址

[root@ken ~]# ip a a 192.168.4.191 dev eth0 [root@ken ~]# ip a 1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000 link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00 inet 127.0.0.1/8 scope host lo valid_lft forever preferred_lft forever inet6 ::1/128 scope host valid_lft forever preferred_lft forever 2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000 link/ether 00:0c:29:e3:93:4b brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet 192.168.64.4/24 brd 192.168.64.255 scope global noprefixroute eth0 valid_lft forever preferred_lft forever inet 192.168.4.191/32 scope global eth0 valid_lft forever preferred_lft forever inet6 fe80::20c:29ff:fee3:934b/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever 

 

 

 

4.查看端口監聽狀態

ss 命令

經常使用選項：

-t: 顯示tcp連接

-n: 以數字形式顯示當前連接的端口

-l: 只顯示監聽的

-a：顯示所有

-p: 顯示PID

經常使用組合：ss -tnl

[root@ken ~]# ss -tnl State Recv-Q Send-Q Local Address:Port Peer Address:Port LISTEN 0 128 *:22 *:* LISTEN 0 100 127.0.0.1:25 *:* LISTEN 0 128 :::80 :::* 

 

 

 進程管理

 

程序：二進制文件，靜態 /bin/date,/usr/sbin/sshd 
進程：是程序運行的過程，動態，有生命週期及運行狀態。

 

下圖所示的是進程的生命週期：

 

描述以下：

父進程複製本身的地址空間（fork  [fɔ:k] 分叉）建立一個新的（子）進程結構。每一個新進程分配一個惟一的進程 ID （PID），知足跟蹤安全性之需。PID 和父進程 ID （PPID）是子進程環境的元素，任何進程均可以建立子進程，全部進程都是第一個系統進程的後代。

centos5或6PID爲1的進程是： init

centos7 PID爲1的進程是：     systemd

殭屍進程：一個進程使用fork建立子進程，若是子進程退出，而父進程並無調用wait或waitpid獲取子進程的狀態信息，那麼子進程的進程描述符仍然保存在系統中。這種進程稱之爲殭屍進程。

 

 

進程的屬性

 

進程ID（PID)：是惟一的數值，用來區分進程

進程狀態：狀態分爲運行R、休眠S、殭屍Z

 

使用ps查看進程工具

 

一、ps查看進程工具

例1：經常使用的參數：

a: 顯示跟當前終端關聯的全部進程

u: 基於用戶的格式顯示（U: 顯示某用戶ID全部的進程）

x: 顯示全部進程，不以終端機來區分

[root@ken ~]# ps aux USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND root 1 0.0 0.3 125356 3876 ? Ss 15:43 0:02 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system -- root 2 0.0 0.0 0 0 ? S 15:43 0:00 [kthreadd] root 3 0.0 0.0 0 0 ? S 15:43 0:00 [ksoftirqd/0] root 5 0.0 0.0 0 0 ? S< 15:43 0:00 [kworker/0:0H] root 7 0.0 0.0 0 0 ? S 15:43 0:00 [migration/0] 

 

注：最後一列[xxxx] 使用方括號括起來的進程是內核態的進程。沒有括起來的是用戶態進程。

上面的參數輸出每列含意：

USER: 啓動這些進程的用戶

PID: 進程的ID

%CPU 進程佔用的CPU百分比； 
%MEM 佔用內存的百分比；

VSZ：進程佔用的虛擬內存大小（單位：KB） 
RSS：進程佔用的物理內存大小（單位：KB）

STAT：該程序目前的狀態，Linux進程有5種基本狀態：

R ：該程序目前正在運做，或者是可被運做；

S ：該程序目前正在睡眠當中，但可被某些訊號(signal) 喚醒。

T ：該程序目前正在偵測或者是中止了；

Z ：該程序應該已經終止，可是其父程序卻沒法正常的終止他，形成 zombie (疆屍) 程序的狀態

D  不可中斷狀態.

5個基本狀態後，還能夠加一些字母，好比：Ss、R+，以下圖：

 

它們含意以下:：

<: 表示進程運行在高優先級上

N: 表示進程運行在低優先級上

L: 表示進程有頁面鎖定在內存中

s: 表示進程是控制進程

l: 表示進程是多線程的

+: 表示當前進程運行在前臺

START：該 process 被觸發啓動的時間；

TIME ：該 process 實際使用 CPU 運做的時間。

COMMAND：該程序的實際指令

 

uptime查看系統負載

 

[root@ken ~]# uptime 22:14:16 up 1:33, 2 users, load average: 0.00, 0.01, 0.04

 

彈出消息含意以下：

當前時間 系統運行時間 當前登陸用戶 系統負載1分鐘，5分鐘，15分鐘的平均負載

那麼什麼是系統平均負載呢？ 系統平均負載是指在特定時間間隔內運行隊列中的平均進程數。

若是每一個CPU內核的當前活動進程數不大於3的話，那麼系統的性能是良好的。若是每一個CPU內核的任務數大於5，那麼這臺機器的性能有嚴重問題。

若是你的linux主機是1個雙核CPU的話，當Load Average 爲6的時候說明機器已經被充分使用了。

 

top命令

 

top - 17:23:00 up  1:39,  4 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05 Tasks: 102 total, 1 running, 101 sleeping, 0 stopped, 0 zombie %Cpu(s): 0.0 us, 6.2 sy, 0.0 ni, 93.8 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st KiB Mem : 997956 total, 69908 free, 98116 used, 829932 buff/cache KiB Swap: 4194296 total, 4194296 free, 0 used. 712740 avail Mem PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND 1 root 20 0 125356 3876 2596 S 0.0 0.4 0:02.67 systemd 2 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.00 kthreadd 3 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.18 ksoftirqd/0 

 

第1行：系統時間、運行時間、登陸終端數、系統負載（三個數值分別爲1分鐘、5分鐘、15分鐘內的平均值，數值越小意味着負載越低）。

第2行：進程總數、運行中的進程數、睡眠中的進程數、中止的進程數、僵死的進程數。

第3行：用戶佔用資源百分比、系統內核佔用資源百分比、改變過優先級的進程資源百分比、空閒的資源百分比等。其中數據均爲CPU數據並以百分比格式顯示，例如「97.1 id」意味着有97.1%的CPU處理器資源處於空閒。

第4行：物理內存總量、內存使用量、內存空閒量、做爲內核緩存的內存量。

第5行：虛擬內存總量、虛擬內存使用量、虛擬內存空閒量、已被提早加載的內存量。

第6行:

PID — 進程id
USER — 進程全部者
PR — 進程優先級
NI — nice值。負值表示高優先級，正值表示低優先級
VIRT — 進程使用的虛擬內存總量，單位kb。VIRT=SWAP+RES
RES — 進程使用的、未被換出的物理內存大小，單位kb。RES=CODE+DATA
SHR — 共享內存大小，單位kb
S — 進程狀態。D=不可中斷的睡眠狀態 R=運行 S=睡眠 T=跟蹤/中止 Z=殭屍進程
%CPU — 上次更新到如今的CPU時間佔用百分比
%MEM — 進程使用的物理內存百分比
TIME+ — 進程使用的CPU時間總計，單位1/100秒
COMMAND — 進程名稱（命令名/命令行）

 

lsof命令

 

lsof命令用於查看你進程打開的文件，打開文件的進程，進程打開的端口(TCP、UDP)

-i<條件>：列出符合條件的進程。（四、六、協議、:端口、 @ip ）

[root@ken ~]# lsof -i :22 COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME sshd 849 root 3u IPv4 19245 0t0 TCP *:ssh (LISTEN) sshd 849 root 4u IPv6 19254 0t0 TCP *:ssh (LISTEN)