Felix021

然后加入crontab，每隔15分钟跑一次进行更新

*/15 * * * * ~/bin/dnspod.sh

如果到Google去搜索，"How to find out which process is listening upon a port"这是第一篇文章。

事实上大部分文章都是告诉你，要么 lsof -i :80 要么 netstat -antulp | grep :80 就能找到httpd。

可是如果就这样的话，这篇BLOG就变成微博了。

事实上我的目的是希望通过编程找出这个PID，而不是调用某个命令。

第一个尝试是去看lsof的源码。找源码容易，apt-get source lsof 就行。但是源码跟大部分linux软件包一样，看起来相当晦涩。

第二个尝试是Google，但是能找到的都是命令版的。

第三个尝试是stackoverflow，没有直接搜到问题，于是准备自己提问，但是在“Questions that may already have your answer”里头找到了一篇“How to get the pid of a process that is listening on a certain port programmatically?” ( http://stackoverflow.com/questions/10996242 )。

Answer给出的步骤非常清晰：与netstat的实现一样，先读取 /proc/net/tcp 这个文件，第二个字段（local_address）冒号后面的是端口号（十六进制），第四个字段st为0A表示TCP_LISTEN，第10个字段是十进制的inode编号；而通过遍历 /proc/PIDs/fd 下面的链接，找到链接到形如 socket:[端口号] 的fd进行对比，就能知道哪些进程与该端口有一腿。

我在机器上监听的是8888端口，换成hex是22B8，但是在 /proc/net/tcp 中却找不到。幸而那篇文章的第二个Answer给了个提示，于是 strace /usr/sbin/lsof -i :8888 ，发现它还打开了 /proc/net/tcp6 （也就是对应IPv6的那个文件了）。过去一查，果然有，再顺着inode，对照lsof的结果一看，的确符合。

于是再去grep一把 lsof 的源码目录，发现在 00FAQ 文件中的 10.2.2 一节就说明了 lsof 的实现机制：
看来在 Linux 下的实现方式确实只有这一种。顺便提一下，Stackoverflow上面的另一篇 http://stackoverflow.com/questions/4041003/c-what-process-is-listening-on-a-certain-port-in-windows 提到了，在Windows下可以用GetExtendedTcpTable/GetExtendedUdpTable来实现。

最后附上PHP实现的源码（这个代码用C/C++写确实蛋疼）

很多应用层协议都有HeartBeat机制，通常是客户端每隔一小段时间向服务器发送一个数据包，通知服务器自己仍然在线，并传输一些可能必要的数据。使用心跳包的典型协议是IM，比如QQ/MSN/飞信等协议。

学过TCP/IP的同学应该都知道，传输层的两个主要协议是UDP和TCP，其中UDP是无连接的、面向packet的，而TCP协议是有连接、面向流的协议。

所以非常容易理解，使用UDP协议的客户端（例如早期的“OICQ”，听说OICQ.com这两天被抢注了来着，好古老的回忆）需要定时向服务器发送心跳包，告诉服务器自己在线。

然而，MSN和现在的QQ往往使用的是TCP连接了，尽管TCP/IP底层提供了可选的KeepAlive（ACK-ACK包）机制，但是它们也还是实现了更高层的心跳包。似乎既浪费流量又浪费CPU，有点莫名其妙。

具体查了下，TCP的KeepAlive机制是这样的，首先它貌似默认是不打开的，要用setsockopt将SOL_SOCKET.SO_KEEPALIVE设置为1才是打开，并且可以设置三个参数tcp_keepalive_time/tcp_keepalive_probes/tcp_keepalive_intvl，分别表示连接闲置多久开始发keepalive的ack包、发几个ack包不回复才当对方死了、两个ack包之间间隔多长，在我测试的Ubuntu Server 10.04下面默认值是7200秒（2个小时，要不要这么蛋疼啊！）、9次、75秒。于是连接就了有一个超时时间窗口，如果连接之间没有通信，这个时间窗口会逐渐减小，当它减小到零的时候，TCP协议会向对方发一个带有ACK标志的空数据包（KeepAlive探针），对方在收到ACK包以后，如果连接一切正常，应该回复一个ACK；如果连接出现错误了（例如对方重启了，连接状态丢失），则应当回复一个RST；如果对方没有回复，服务器每隔intvl的时间再发ACK，如果连续probes个包都被无视了，说明连接被断开了。

这里有一篇非常详细的介绍文章： http://tldp.org/HOWTO/html_single/TCP-Keepalive-HOWTO ，包括了KeepAlive的介绍、相关内核参数、C编程接口、如何为现有应用（可以或者不可以修改源码的）启用KeepAlive机制，很值得详读。

这篇文章的2.4节说的是“Preventing disconnection due to network inactivity”，阻止因网络连接不活跃（长时间没有数据包）而导致的连接中断，说的是，很多网络设备，尤其是NAT路由器，由于其硬件的限制（例如内存、CPU处理能力），无法保持其上的所有连接，因此在必要的时候，会在连接池中选择一些不活跃的连接踢掉。典型做法是LRU，把最久没有数据的连接给T掉。通过使用TCP的KeepAlive机制（修改那个time参数），可以让连接每隔一小段时间就产生一些ack包，以降低被T掉的风险，当然，这样的代价是额外的网络和CPU负担。

前面说到，许多IM协议实现了自己的心跳机制，而不是直接依赖于底层的机制，不知道真正的原因是什么。

就我看来，一些简单的协议，直接使用底层机制就可以了，对上层完全透明，降低了开发难度，不用管理连接对应的状态。而那些自己实现心跳机制的协议，应该是期望通过发送心跳包的同时来传输一些数据，这样服务端可以获知更多的状态。例如某些客户端很喜欢收集用户的信息……反正是要发个包，不如再塞点数据，否则包头又浪费了……

大概就是这样吧，如果有大牛知道真正的原因，还望不吝赐教。


@2012-04-21

p.s. 通过咨询某个做过IM的同事，参考答案应该是，自己实现的心跳机制通用，可以无视底层的UDP或TCP协议。如果只是用TCP协议的话，那么直接使用KeepAlive机制就足够了。

@2015-09-14
补充一下 @Jack的回复：
“心跳除了说明应用程序还活着（进程还在，网络通畅），更重要的是表明应用程序还能正常工作。而 TCP keepalive 有操作系统负责探查，即便进程死锁，或阻塞，操作系统也会如常收发 TCP keepalive 消息。对方无法得知这一异常。摘自《Linux 多线程服务端编程》”

vps在国外，延迟总有那么200～300ms，一来一回，500ms是免不了了。可是默认情况下，你每输入一个字符，ssh客户端（openssh/putty/securecrt）都会发送给服务器，然后服务器将响应返回。

典型ssh情况下是执行命令，比如ls，网络交互是：发送 l 给svr, svr返回 l ，显示 l ，发送 s 给svr，svr返回 s ，显示 s ，发送回车给svr，svr执行 ls ，返回 ls 的输出。也就是说，光输入一个ls命令就至少需要1s+的时间。但如果是要输入一个很复杂的命令，也许还没输入完，你就崩溃了。

采用putty(windows版ok，linux版未测试）内建的Local Echo和Local Line Editing支持，可以部分地解决这个问题：默认配置下，登录以后点击左上角的Putty图标，选择change settings=>Terminal，将Local Echo和Local line editing改成force on，就可以允许你在本地编辑一行命令，按下回车，然后命令才被发送到服务器。结果是服务器接收一整条命令，然后显示一整条命令，然后再输出这条命令的执行结果。

相应的代价就是：
1. 没法使用自动补全和其他bash/readline的快捷键了；
2. 使用vi这类程序的时候，就没法正常编辑了，这时需要再把这两个选项关闭。。。（为什么没有快捷键………………）

花了两天的时间在libevent上，想总结下，就以写简单tutorial的方式吧，貌似没有一篇简单的说明，让人马上就能上手用的。

首先给出官方文档吧： http://libevent.org ，首页有个Programming with Libevent，里面是一节一节的介绍libevent，但是感觉信息量太大了，而且还是英文的-。-（当然，如果想好好用libevent，看看还是很有必要的），还有个Reference，大致就是对各个版本的libevent使用doxgen生成的文档，用来查函数原型和基本用法什么的。

下面假定已经学习过基本的socket编程（socket,bind,listen,accept,connect,recv,send,close），并且对异步/callback有基本认识。

基本的socket编程是阻塞/同步的，每个操作除非已经完成或者出错才会返回，这样对于每一个请求，要使用一个线程或者单独的进程去处理，系统资源没法支撑大量的请求（所谓c10k problem），例如内存(默认情况下每个线程需要占用2～8M的栈空间)，以及进程切换带来的原因等。posix定义了可以使用异步的select系统调用，但是因为其采用了轮询的方式来判断某个fd是否变成active，效率不高[O(n)]，连接数一多，也还是撑不住。于是各系统分别提出了基于异步/callback的系统调用，例如Linux的epoll，BSD的kqueue，Windows的IOCP。由于在内核层面做了支持，所以可以用O(1)的效率查找到active的fd。基本上，libevent就是对这些高效IO的封装，提供统一的API，简化开发。

libevent大概是这样的：

    默认情况下是单线程的（可以配置成多线程，如果有需要的话），每个线程有且只有一个event_base，对应一个struct event_base结构体（以及附于其上的事件管理器），用来schedule托管给它的一系列event，可以和操作系统的进程管理类比，当然，要更简单一点。当一个事件发生后，event_base会在合适的时间（不一定是立即）去调用绑定在这个事件上的函数（传入一些预定义的参数，以及在绑定时指定的一个参数），直到这个函数执行完，再返回schedule其他事件。

    event_base内部有一个循环，循环阻塞在epoll/kqueue等系统调用上，直到有一个/一些事件发生，然后去处理这些事件。当然，这些事件要被绑定在这个event_base上。每个事件对应一个struct event，可以是监听一个fd或者POSIX信号量之类（这里只讲fd了，其他的看manual吧）。struct event使用event_new来创建和绑定，使用event_add来启用：
    注：libevent支持的事件及属性包括(使用bitfield实现，所以要用 | 来让它们合体)
    (a) EV_TIMEOUT: 超时
    (b) EV_READ: 只要网络缓冲中还有数据，回调函数就会被触发
    (c) EV_WRITE: 只要塞给网络缓冲的数据被写完，回调函数就会被触发
    (d) EV_SIGNAL: POSIX信号量，参考manual吧
    (e) EV_PERSIST: 不指定这个属性的话，回调函数被触发后事件会被删除
    (f) EV_ET: Edge-Trigger边缘触发，参考EPOLL_ET


    然后需要启动event_base的循环，这样才能开始处理发生的事件。循环的启动使用event_base_dispatch，循环将一直持续，直到不再有需要关注的事件，或者是遇到event_loopbreak()/event_loopexit()函数。

    接下来关注下绑定到event的回调函数callback_func：传递给它的是一个socket fd、一个event类型及属性bit_field、以及传递给event_new的最后一个参数（去上面几行回顾一下，把event_base给传进来了，实际上更多地是分配一个结构体，把相关的数据都撂进去，然后丢给event_new，在这里就能取得到了）。其原型是：

    对于一个服务器而言，上面的流程大概是这样组合的：
    1. listener = socket()，bind()，listen()，设置nonblocking(POSIX系统中可使用fcntl设置，windows不需要设置，实际上libevent提供了统一的包装evutil_make_socket_nonblocking)
    2. 创建一个event_base
    3. 创建一个event，将该socket托管给event_base，指定要监听的事件类型，并绑定上相应的回调函数(及需要给它的参数)。对于listener socket来说，只需要监听EV_READ|EV_PERSIST
    4. 启用该事件
    5. 进入事件循环
    ---------------
    6. (异步) 当有client发起请求的时候，调用该回调函数，进行处理。

    问题：为什么不在listen完马上调用accept，获得客户端连接以后再丢给event_base呢？这个问题先想想噢。

    回调函数要做什么事情呢？当然是处理client的请求了。首先要accept，获得一个可以与client通信的sockfd，然后……调用recv/send吗？错！大错特错！如果直接调用recv/send的话，这个线程就阻塞在这个地方了，如果这个客户端非常的阴险（比如一直不发消息，或者网络不好，老是丢包），libevent就只能等它，没法处理其他的请求了——所以应该创建一个新的event来托管这个sockfd。

    在老版本libevent上的实现，比较罗嗦[如果不想详细了解的话，看下一部分]。
    对于服务器希望先从client获取数据的情况，大致流程是这样的：
    1. 将这个sockfd设置为nonblocking
    2. 创建2个event:
        event_read，绑上sockfd的EV_READ|EV_PERSIST，设置回调函数和参数（后面提到的struct）
        event_write，绑上sockfd的EV_WRITE|EV_PERSIST，设置回调函数和参数（后面提到的struct）
    3. 启用event_read事件
    ------
    4. (异步) 等待event_read事件的发生, 调用相应的回调函数。这里麻烦来了：回调函数用recv读入的数据，不能直接用send丢给sockfd了事——因为sockfd是nonblocking的，丢给它的话，不能保证正确（为什么呢？）。所以需要一个自己管理的缓存用来保存读入的数据中（在accept以后就创建一个struct，作为第2步回调函数的arg传进来），在合适的时间（比如遇到换行符）启用event_write事件【event_add(event_write, NULL)】，等待EV_WRITE事件的触发
    ------
    5. (异步) 当event_write事件的回调函数被调用的时候，往sockfd写入数据，然后删除event_write事件【event_del(event_write)】，等待event_read事件的下一次执行。
    以上步骤比较晦涩，具体代码可参考官方文档里面的【Example: A low-level ROT13 server with Libevent】


    由于需要自己管理缓冲区，且过程晦涩难懂，并且不兼容于Windows的IOCP，所以libevent2开始，提供了bufferevent这个神器，用来提供更加优雅、易用的API。struct bufferevent内建了两个event(read/write)和对应的缓冲区【struct evbuffer *input, *output】，并提供相应的函数用来操作缓冲区（或者直接操作bufferevent）。每当有数据被读入input的时候，read_cb函数被调用；每当output被输出完的时候，write_cb被调用；在网络IO操作出现错误的情况（连接中断、超时、其他错误），error_cb被调用。于是上一部分的步骤被简化为：
    1. 设置sockfd为nonblocking
    2. 使用bufferevent_socket_new创建一个struct bufferevent *bev，关联该sockfd，托管给event_base
    3. 使用bufferevent_setcb(bev, read_cb, write_cb, error_cb, (void *)arg)将EV_READ/EV_WRITE对应的函数
    4. 使用bufferevent_enable(bev, EV_READ|EV_WRITE|EV_PERSIST)来启用read/write事件
    ------
    5. (异步)
        在read_cb里面从input读取数据，处理完毕后塞到output里(会被自动写入到sockfd)
        在write_cb里面（需要做什么吗？对于一个echo server来说，read_cb就足够了）
        在error_cb里面处理遇到的错误
    *. 可以使用bufferevent_set_timeouts(bev, struct timeval *READ, struct timeval *WRITE)来设置读写超时, 在error_cb里面处理超时。
    *. read_cb和write_cb的原型是
        void read_or_write_callback(struct bufferevent *bev, void *arg)
      error_cb的原型是
        void error_cb(struct bufferevent *bev, short error, void *arg) //这个是event的标准回调函数原型
      可以从bev中用libevent的API提取出event_base、sockfd、input/output等相关数据，详情RTFM~
   

    于是代码简化到只需要几行的read_cb和error_cb函数即可：

    于是一个支持大并发量的echo server就成型了！下面附上无注释的echo server源码，110行，多抄几遍，就能完全弄懂啦！更复杂的例子参见官方文档里面的【Example: A simpler ROT13 server with Libevent】

上一篇TCP Port Multiplexing提到，proxy_connect模块貌似不能限制被代理的HOST。也就是说，通过这台服务器可以PROXY到任意机器这样是有风险的。可是mod_proxy模块又没有提供专门的配置来限制可代理的HOST，所以只好舍近求远写了个multiplexer。

实际上要解决这个问题也是很简单的，可以想到，知道找到相应的地方，直接修改源码，只需要几行就行。虽然以前没有搞过apache的module，但是跟php的也比较类似了。看了下代码发现，前文的“貌似”两个字可以去掉了，的确没有什么地方限制了可代理的HOST。

在Ubuntu下尤其简单：（假定已经配置好了mod_proxy/mod_proxy_connect，比如AllowConnect 22、ProxyRequests On什么的）

添加如下几行：
保存后，执行
然后再试试看？

　　很久很久以前就想过这个问题，是不是可以写这样一个frontend proxy，通过client的请求来判断需要连接的端口号，实现http/ssh共用80端口呢？

　　不久后我发现，通过apache的mod_proxy+mod_proxy_connect可以使用HTTP的CONNECT HOST:PORT命令来代理22端口，也就是tunneling ssh over http, google可以发现很多都用到了proxytunnel，当作openssh client的代理；securecrt内建支持，使用Option->Global里面的firewall，其实就是proxy。

　　于是这个想法被搁置了，好几年。为什么又想起了呢…………是因为，proxy_connect模块貌似不能限制被代理的HOST。也就是说，通过这台服务器可以PROXY到任意机器这样是有风险的。

　　于是昨天花了半个下午+半个晚上看libevent的文档。其实本来是打算找个速成教程的，但是好像没有，所以还是老老实实看文档。当天晚上写出了第一个版本的multiplexer，各种BUG。无奈，第二天干脆推倒重来，写了第二个版本，还是各种BUG。各种蛋疼之后，终于实现了一个基本可用的multiplexer，250行左右，挺短的代码。

　　遇到的主要障碍包括：

1. bufferevent *bev的read_cb函数被调用以后，应该用一个while循环把bev里面所有的数据都读出来（比如使用bufferevent_read）；

2. set_nonblocking的操作应该在bind/listen/connect等操作之后完成；否则这些操作也是nonblocking了……

3. 最好加上 |EV_PERSIST ，免得每次callback的时候都要再enable或者add一次；

4. ssh协议对client/server哪个先说话貌似没要求，比如openssh是等server先说话，而securecrt是自己先说话，所以这个multiplexer的实现很蛋疼，需要设置一个timeout，如果client过了一会儿没说话，就forward给sshd。

5. 对于4，更蛋疼的是，（我用的libevent2.0.17-stable）bufferevent_set_timeouts(bev, NULL, NULL)貌似不能清除timeout（或许是个BUG?），所以使用了一个struct timeval tv = {86400*1024, 0} 来绕过timeout的问题。

大概就这些，代码如下

挑战：某Linux机器A有外网访问权限，但其上运行的ssh服务（22端口）仅对内网开放，希望通过外网的某Linux机器B进行RELAY，实现对机器A的ssh登录。特别地，只要能够进行ssh连接，就可以建立socks代理，实现内网其余机器的访问。

原理：(ssh服务器)A:22 <---- 连接 ~ 连接 ---->  监听B:10001 ~ 监听B:10002 <---- 连接(ssh客户端)
    其中的 ~ 表示将两个连接/监听的socket的输入和输出分别连接起来。

简单实现(nc + shell)：
1. 在机器B上运行
2. 在机器A上运行
3. 使用ssh客户端连接B:10001即可。

简单实现的主要问题是，一旦ssh客户端断开连接，部分/所有的nc会结束，无法再建立连接。所以需要改进：
1. 写一个死循环脚本来保证nc的运行，例如  for ((;;)); do nc localhost 22 <pipe | nc [B.ip] 10002 >;pipe; done
2. 将该脚本放入 /etc/rc.local ，保证每次开机后自动运行。

还有一个蛋疼的问题是，（在我的测试中）如果ssh客户端被强制断开连接(不是 $exit )，B上面监听10002端口的那个nc不一定会结束。虽然我特意安排了B机器的脚本管道前监听10002，管道后监听10001，希望能利用SIGPIPE来搞定，但是系统似乎抽风。所以还是需要一个机制来保证一旦某个nc结束了，另一个nc也会结束。可能还有一些其他更蛋疼的情况，无法一一列出来。

为了解决nc不结束的蛋疼情况，可以用脚本来实现：记录2个nc的PID，然后定时grep之。如果只剩下1个，就把另一个也kill掉。不过我没有采用这个方案，而是写了一个c程序来处理，pipe出两对fd，fork出两个child，把两对fd dup成两个child的stdin/stdout，child分别exec执行nc，然后wait之，当wait返回以后，就用kill向两个pid送个SIGTERM，结束。然后进入下一轮循环

代码如下（此代码用于B机器，A机器只要稍微修改下exec的参数就行了）：