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Linux网络技术管理及进程管理(week2_day4)–技术流ken

OSI七层模型和TCP/IP四层模型

 

OSI七层模型:OSI(Open System Interconnection)开放系统互连参考模型是国际标准化组织(ISO)制定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系。

TCP/IP四层模型:TCP/IP参考模型是计算机网络的祖父ARPANET和其后继的因特网使用的参考模型。

分层作用:方便管理

 

七层模型优点:

1、把复杂的网络划分成为更容易管理的层(将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题)

2、没有一个厂家能完整的提供整套解决方案和所有的设备,协议.

3、独立完成各自该做的任务,互不影响,分工明确,上层不关心下层具体细节,分层同样有益于网络排错

功能与代表设备

分层 名字 功能 工作在该层的设备
7 应用层 提供用户界面 QQ,IE 。应用程序
6 表示层 表示数据,进行加密等处理
5 会话层 将不同应用程序的数据分离
4 传输层 提供可靠或不可靠的传输,在重传前执行纠错 防火墙
3 网络层 提供逻辑地址,路由器使用它们来选择路径 三层交换机、路由器
2 数据链路层 将分组拆分为字节,并讲字节组合成帧,使用MAC地址提供介质访问,执行错误检测,但不纠错 二层交换机,网卡
1 物理层 在设备之间传输比特,指定电平,电缆速度和电缆针脚 集线器

 

互动:为什么现代网络通信过程中用TCP/IP四层模型,而不是用OSI七层模型呢?

OSI七层模型是理论模型,一般用于理论研究,他的分层有些冗余,实际应用,选择TCP/IP的四层模型。而且 OSI 自身也有缺陷,大多数人都认为 OSI 模型的层次数量与内容可能是最佳的选择,其实并非如此,其中会话层和表示层几乎是空的,而数据链路层和网络层包含内容太多,有很多的子层插入,每个子层都有不同的功能。

 

常见网络相关的协议

 

DNS:域名解析协议 www.baidu.com

SNMP(Simple Network Management Protocol)网络管理协议

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)动态主机配置协议,它是在TCP/IP网络上使客户机获得配置信息的协议

FTP(File Transfer Protocol)文件传输协议,它是一个标准协议,是在计算机和网络之间交换文件的最简单的方法。

TFTP(Trivial File Transfer Protocol):小文件传输协议

HTTP(Hypertext Transfer Protocol ):超文本传输协议

HTTPS(Secure Hypertext Transfer Protocol):安全超文本传输协议,它是由Netscape开发并内置于其浏览器中,用于对数据进行压缩和解压操作.

ICMP(Internet Control Message Protocol):Internet控制信息协议,互联网控制报文协议

ping  ip定义消息类型有:TTL超时、地址的请求与应答、信息的请求与应答、目的地不可到达

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol):简单邮件传送协议

TELNET Protocol:虚拟终端协议

UDP(User Datagram Protocol):用户数据报协议,它是定义用来在互连网络环境中提供包交换的计算机通信的协议

TCP(Transmission Control Protocol):传输控制协议,是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议  log转发:开启一个协议:tcp(三次握手和四次挥手)

 

TCP协议和UDP协议的区别

(1)TCP协议:TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)是面向连接的协议,在收发数据前,必须和对方建立可靠的连接。

(2)UDP协议:UDP 是User Datagram Protocol的简称, 中文名是用户数据报协议,是一种无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务

总结:TCP与UDP的区别:
1.基于连接与无连接;
2.对系统资源的要求(TCP较多,UDP少);
3.UDP程序结构较简单;UDP信息包的标题很短,只有8个字节,相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。所以传输速度可更快
4.TCP保证数据正确性,UDP可能丢包;TCP保证数据顺序,UDP不保证。

场景:视频,语音通讯使用udp,或网络环境很好,比如局域网中通讯可以使用udp。  udp数据传输完整性,可以通过应用层的软件来校对就可以了。

tcp传文件,数据完整性要求高。

 

TCP和UDP 常用端口号名称

 

(1)TCP 端口分配

21 ftp 文件传输服务
22 ssh 安全远程连接服务
23 telnet 远程连接服务
25 smtp 电子邮件服务
53 DNS 域名解析服务,有tcp53也有用udp53端口传输
80 http web服务
443 https 安全web服务

 

互动:如果你不知道哪个端口对应哪个服务怎么办?如873端口是哪个服务的?

[root@ken~]#  vim /etc/services    #此文件中,包含所有常见端口号及服务名称

 

三次握手和四次挥手

 

三次握手

 

首先Client端发送连接请求报文,Server段接受连接后回复ACK报文,并为这次连接分配资源。Client端接收到ACK报文后也向Server段发生ACK报文,并分配资源,这样TCP连接就建立了。

 

最初两端的TCP进程都处于CLOSED关闭状态,A主动打开连接,而B被动打开连接。(A、B关闭状态CLOSED——B收听状态LISTEN——A同步已发送状态SYN-SENT——B同步收到状态SYN-RCVD——A、B连接已建立状态ESTABLISHED

  • B的TCP服务器进程先创建传输控制块TCB,准备接受客户进程的连接请求。然后服务器进程就处于LISTEN(收听)状态,等待客户的连接请求。若有,则作出响应。
  • 1)第一次握手:A的TCP客户进程也是首先创建传输控制块TCB,然后向B发出连接请求报文段,(首部的同步位SYN=1初始序号seq=x),(SYN=1的报文段不能携带数据)但要消耗掉一个序号,此时TCP客户进程进入SYN-SENT(同步已发送)状态。
  • 2)第二次握手:B收到连接请求报文段后,如同意建立连接,则向A发送确认,在确认报文段中(SYN=1,ACK=1,确认号ack=x+1,初始序号seq=y),测试TCP服务器进程进入SYN-RCVD(同步收到)状态;
  • 3)第三次握手:TCP客户进程收到B的确认后,要向B给出确认报文段(ACK=1,确认号ack=y+1,序号seq=x+1)(初始为seq=x,第二个报文段所以要+1),ACK报文段可以携带数据,不携带数据则不消耗序号。TCP连接已经建立,A进入ESTABLISHED(已建立连接)。
  • 当B收到A的确认后,也进入ESTABLISHED状态。

 

四次挥手

 

 

假设Client端发起中断连接请求,也就是发送FIN报文。Server端接到FIN报文后,意思是说”我Client端没有数据要发给你了”,但是如果你还有数据没有发送完成,则不必急着关闭Socket,可以继续发送数据。所以你先发送ACK,”告诉Client端,你的请求我收到了,但是我还没准备好,请继续你等我的消息”。这个时候Client端就进入FIN_WAIT状态,继续等待Server端的FIN报文。当Server端确定数据已发送完成,则向Client端发送FIN报文,”告诉Client端,好了,我这边数据发完了,准备好关闭连接了”。Client端收到FIN报文后,”就知道可以关闭连接了,但是他还是不相信网络,怕Server端不知道要关闭,所以发送ACK后进入TIME_WAIT状态,如果Server端没有收到ACK则可以重传。“,Server端收到ACK后,”就知道可以断开连接了”。Client端等待了2MSL后依然没有收到回复,则证明Server端已正常关闭,那好,我Client端也可以关闭连接了。Ok,TCP连接就这样关闭了!

 

linux网络相关的调试命令

 

一、桥接模式:配置桥接模式的虚拟机作为独立计算机存在

 

  1. 虚拟机可以上外网
    2. 可以和局域网内任意一台电脑通信
    3. 可以和宿主机通信
    4. 局域网内任意一台主机都可以和此虚拟机通信

 

二、nat模式:配置nat模式的虚拟机使用本机IP地址(地址转化)


  1. 物理机vmnet8这个网卡必须开启
    2. 可以上外网
    3. 可以宿主机通信
    4. 局域网内不可以访问此虚拟机


三、仅主机模式


  1. 可以和宿主机通信
    2. 同一台宿主机上的仅主机模式下的虚拟机之间可以互相通信
    3. 不可以上外网
    4. 局域网内不可以相互访问



1.修改IP相关信息

[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

 

 

  1. 修改网卡信息

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


DEVICE=eth0 #指出设备名称
NM_CONTROLLED=yes #network mamager的参数,实时生效,不需要重启
ONBOOT=yes #设置为yes,开机自动启用网络连接
IPADDR=192.168.21.129 #IP地址
BOOTPROTO=none #设置为none禁止DHCP,设置为static启用静态IP地址,设置为dhcp开启DHCP服务
NETMASK=255.255.255.0 #子网掩码
DNS1=8.8.8.8 #第一个dns服务器
TYPE=Ethernet #网络类型为:Ethernet
GATEWAY=192.168.21.2 #设置网关
DNS2=8.8.4.4 #第二个dns服务器
IPV6INIT=no #禁止IPV6
USERCTL=no #是否允许非root用户控制该设备,设置为no,只能用root用户更改
HWADDR=00:0C:29:2C:E1:0F #网卡的Mac地址
PREFIX=24
NAME=”System eth0″ #定义设备名称

 

3.临时添加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.查看端口监听状态

ss 命令

常用选项:

-t: 显示tcp链接

-n: 以数字形式显示当前链接的端口

-l: 只显示监听的

-a:显示全部

-p: 显示PID

常用组合: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                                         :::*          

 

 

 进程管理

 

程序:二进制文件,静态 /bin/date,/usr/sbin/sshd 
进程:是程序运行的过程,动态,有生命周期及运行状态。

 

下图所示的是进程的生命周期:

 

描述如下:

父进程复制自己的地址空间(fork  [fɔ:k] 分叉)创建一个新的(子)进程结构。每个新进程分配一个唯一的进程 ID (PID),满足跟踪安全性之需。PID 和父进程 ID (PPID)是子进程环境的元素,任何进程都可以创建子进程,所有进程都是第一个系统进程的后代。

centos5或6PID为1的进程是: init

centos7 PID为1的进程是:     systemd

僵尸进程:一个进程使用fork创建子进程,如果子进程退出,而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息,那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵尸进程。

 

 

进程的属性

 

进程ID(PID):是唯一的数值,用来区分进程

进程状态:状态分为运行R、休眠S、僵尸Z

 

使用ps查看进程工具

 

1、ps查看进程工具

例1:常用的参数:

a: 显示跟当前终端关联的所有进程

u: 基于用户的格式显示(U: 显示某用户ID所有的进程)

x: 显示所有进程,不以终端机来区分

[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:最后一列[xxxx] 使用方括号括起来的进程是内核态的进程。没有括起来的是用户态进程。

上面的参数输出每列含意:

USER: 启动这些进程的用户

PID: 进程的ID

%CPU 进程占用的CPU百分比; 
%MEM 占用内存的百分比;

VSZ:进程占用的虚拟内存大小(单位:KB) 
RSS:进程占用的物理内存大小(单位:KB)

STAT:该程序目前的状态,Linux进程有5种基本状态:

R :该程序目前正在运作,或者是可被运作;

S :该程序目前正在睡眠当中,但可被某些讯号(signal) 唤醒。

T :该程序目前正在侦测或者是停止了;

Z :该程序应该已经终止,但是其父程序却无法正常的终止他,造成 zombie (疆尸) 程序的状态

D  不可中断状态.

5个基本状态后,还可以加一些字母,比如:Ss、R+,如下图:

 

它们含意如下::

<: 表示进程运行在高优先级上

N: 表示进程运行在低优先级上

L: 表示进程有页面锁定在内存中

s: 表示进程是控制进程

l: 表示进程是多线程的

+: 表示当前进程运行在前台

START:该 process 被触发启动的时间;

TIME :该 process 实际使用 CPU 运作的时间。

COMMAND:该程序的实际指令

 

uptime查看系统负载

 

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

 

弹出消息含意如下:

当前时间 系统运行时间 当前登录用户 系统负载1分钟,5分钟,15分钟的平均负载

那么什么是系统平均负载呢? 系统平均负载是指在特定时间间隔内运行队列中的平均进程数。

如果每个CPU内核的当前活动进程数不大于3的话,那么系统的性能是良好的。如果每个CPU内核的任务数大于5,那么这台机器的性能有严重问题。

如果你的linux主机是1个双核CPU的话,当Load Average 为6的时候说明机器已经被充分使用了。

 

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:系统时间、运行时间、登录终端数、系统负载(三个数值分别为1分钟、5分钟、15分钟内的平均值,数值越小意味着负载越低)。

第2行:进程总数、运行中的进程数、睡眠中的进程数、停止的进程数、僵死的进程数。

第3行:用户占用资源百分比、系统内核占用资源百分比、改变过优先级的进程资源百分比、空闲的资源百分比等。其中数据均为CPU数据并以百分比格式显示,例如“97.1 id”意味着有97.1%的CPU处理器资源处于空闲。

第4行:物理内存总量、内存使用量、内存空闲量、作为内核缓存的内存量。

第5行:虚拟内存总量、虚拟内存使用量、虚拟内存空闲量、已被提前加载的内存量。

第6行:

PID — 进程id
USER — 进程所有者
PR — 进程优先级
NI — nice值。负值表示高优先级,正值表示低优先级
VIRT — 进程使用的虚拟内存总量,单位kb。VIRT=SWAP+RES
RES — 进程使用的、未被换出的物理内存大小,单位kb。RES=CODE+DATA
SHR — 共享内存大小,单位kb
S — 进程状态。D=不可中断的睡眠状态 R=运行 S=睡眠 T=跟踪/停止 Z=僵尸进程
%CPU — 上次更新到现在的CPU时间占用百分比
%MEM — 进程使用的物理内存百分比
TIME+ — 进程使用的CPU时间总计,单位1/100秒
COMMAND — 进程名称(命令名/命令行)

 

lsof命令

 

lsof命令用于查看你进程打开的文件,打开文件的进程,进程打开的端口(TCP、UDP)

-i<条件>:列出符合条件的进程。(4、6、协议、: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)

 

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