ping命令第1版主流程的源碼分析詳情 - 網絡傳輸協議,網絡編程,icmp,ping,c da_miao_zi 動態日志

我們知道，ping 命令是通過 ICMP（Internet Control Message Protocol，互聯網控制消息協議）來檢測網絡連通性和延遲的。執行 ping 命令的主機（源主機）會向目標主機發送 ICMP Echo Request 報文，目標主機收到該報文後，應響應 ICMP Echo Reply 報文。

如果源主機能夠收到目標主機返回的 ICMP Echo Reply 報文，就説明目標主機可達。再根據當前時間戳與發送時間戳（存儲在 ICMP 報文中）之間的差值，即可統計出網絡延遲。

下面來梳理一下 ping 第 1 版的主流程，看看 ICMP 報文的收發是如何實現的。

main(argc, char *argv[]) {
    // ①
    struct protoent *proto;
    proto = getprotobyname("icmp");
    s = socket(AF_INET, SOCK_RAW, proto->p_proto);

    // ②
    signal( SIGINT, finish );
    signal(SIGALRM, catcher);

    // ③
    catcher();    /* start things going */

    for (;;) {
        // ④
        int cc;
        cc=recvfrom(s, packet, ...);

        // ⑤
        pr_pack( packet, cc, ... );

        // ⑥
        if (npackets && nreceived >= npackets)
            finish();
    }
}

首先，創建 1 個 ICMP 協議的原始套接字（raw socket）s①。雖然使用普通套接字（也稱為 面向傳輸層的套接字）更方便，操作系統的內核會自動處理數據包的封裝與解析，我們完全不用關注 TCP/UDP、IP 等底層協議的格式，但同時也失去了修改網絡各層數據包的頭部和內容的機會。因此，必須使用原始套接字來收發 ICMP 報文。

接下來，分別註冊了用於處理信號 SIGINT 和 SIGALRM 的函數②。當用户按下 Ctrl + C 時，信號 SIGINT 會觸發 finish() 函數執行。該函數會輸出如下彙總信息：


--- www.example.com PING statistics ---
5 packets transmitted, 5 packets received, 0.0% packet loss
round-trip min/avg/max/stddev = 9.674/10.968/11.726/0.748 ms

若未指定要發送的 ICMP 報文數量 npackets，ping 命令會不斷髮送 ICMP 報文，直到用户按下 Ctrl + C 才會執行 finish() 函數並退出。若指定了 npackets，則當收到的 ICMP 報文數量 nreceived 大於（須考慮沒有收到響應的情況）等於 npackets 時，則調用 finish() 函數並退出⑥。

而對於 SIGALRM 信號，只要定時器一到期（超時），該信號就會發出，並觸發 catcher() 函數的執行。

catcher() 函數③用於定時發送 ICMP Echo Request 報文。每發送完一個報文，再隨即通過 alarm(1) 設定定時器在 1 秒後產生 SIGALRM 信號，進而使 catcher() 函數自身在 1 秒後再被調用，以繼續發送下一個數據包，如此往復。

由於目標主機在收到 ICMP Echo Request 報文後，會向源主機返回 ICMP Echo Reply 報文，所以④這裏要通過 recvfrom() 接收。接收到的報文存儲在 packet 中，通過 pr_pack() ⑤函數格式化為如下字符串：

64 bytes from 93.184.216.34: icmp_seq=0 time=11.632 ms

以上就是 ping 命令的主流程。

另外，乍看之下，catcher() 函數和 recvfrom() 函數一發一收，要想實現反覆不斷收發似乎都應該寫到死循環 for (;;) { 中。但 catcher() 是通過定時器 SIGALRM 信號驅動的，每隔 1 秒執行 1 次，所以可以寫到死循環之外，這也就有點多線程或協程 go catcher(); 的風格了。