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Go?對(duì)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)命令空間中的端口進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)的解決方案

更新時(shí)間：2024年07月04日 08:59:57 作者：文一路挖坑俠

這篇文章主要介紹了Go?如何對(duì)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)命令空間中的端口進(jìn)行監(jiān)聽(tīng),本文給大家介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下

剛開(kāi)始對(duì) netns 的理解不夠深刻，以為必須存在一個(gè)新的線程然后調(diào)用 setns(2) 切換過(guò)去，如果有新的 netns 那么需要再新建一個(gè)線程切換過(guò)去使用，這樣帶來(lái)的問(wèn)題就是線程數(shù)量和 netns 的數(shù)量為 1:1，資源占用會(huì)比較多。

當(dāng)時(shí)沒(méi)有想到別的好辦法，Go 里面也不能創(chuàng)建線程，只能想到使用一個(gè) C 進(jìn)程來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，這里就多了 通信交互/協(xié)議解析處理/資源占用 的成本。

新方案

后面在 stackoverflow 中閑逛看到一篇文章 https://stackoverflow.com/questions/28846059/can-i-open-sockets-in-multiple-network-namespaces-from-my-python-code，看到了關(guān)鍵點(diǎn) 在套接字創(chuàng)建之前，切換到對(duì)應(yīng)的命名空間，并不需要?jiǎng)?chuàng)建線程。

這樣就可以一個(gè)線程下對(duì)多個(gè)命名空間的端口進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，可以減少線程本身資源的占用以及額外的管理成本。

原來(lái) C 實(shí)現(xiàn)的改造比較好實(shí)現(xiàn)，刪除創(chuàng)建線程那一步差不多就可以了。如何更進(jìn)一步使用 Go 實(shí)現(xiàn)，減少維護(hù)的成本？

使用 Go 進(jìn)行實(shí)現(xiàn)

保證套接字創(chuàng)建時(shí)在某個(gè)命名空間內(nèi)，就可以完成套接字后續(xù)的操作，不必使用一個(gè)線程來(lái)持有一個(gè)命名空間，建立一個(gè)典型的 TCP 服務(wù)如下

獲取并且保存默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)命名空間
加鎖防止多個(gè)網(wǎng)絡(luò)命名空間同時(shí)切換，將 goroutine 綁定到當(dāng)前的線程上防止被調(diào)度
獲取需要操作的網(wǎng)絡(luò)命名空間，并且切換過(guò)去 setns
監(jiān)聽(tīng)套接字 net.Listen
切換到默認(rèn)的命名空間（還原）
釋放當(dāng)前線程的綁定，釋放鎖

實(shí)現(xiàn)對(duì) TCP 的監(jiān)聽(tīng)

使用 github.com/vishvananda/netns 這個(gè)庫(kù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)命名空間進(jìn)行操作，一個(gè)同時(shí)在默認(rèn)/ns1/ns2 三個(gè)命名空間內(nèi)監(jiān)聽(tīng) 8000 端口的例子如下：

命名空間創(chuàng)建命令

ip netns add ns1
ip netns add ns2

package main
import (
	"net"
	"runtime"
	"sync"
	"github.com/pkg/errors"
	"github.com/sirupsen/logrus"
	"github.com/vishvananda/netns"
)
var (
	mainNetnsHandler netns.NsHandle
	mainNetnsMutex   sync.Mutex
)
func mustInitMainNetnsHandler() {
	nh, err := netns.Get()
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	mainNetnsHandler = nh
}
func ListenInsideNetns(ns, network, address string) (net.Listener, error) {
	if ns == "" {
		return net.Listen(network, address)
	}
	var set bool
	mainNetnsMutex.Lock()
	runtime.LockOSThread()
	defer func() {
		if set {
			err := netns.Set(mainNetnsHandler)
			if err != nil {
				logrus.WithError(err).Warn("Fail to back to main netns")
			}
		}
		runtime.UnlockOSThread()
		mainNetnsMutex.Unlock()
	}()
	nh, err := netns.GetFromName(ns)
	if err != nil {
		return nil, errors.Wrap(err, "netns.GetFromName")
	}
	defer nh.Close()
	err = netns.Set(nh)
	if err != nil {
		return nil, errors.Wrap(err, "netns.Set")
	}
	set = true
	return net.Listen(network, address)
}
func serve(listener net.Listener) error {
	for {
		conn, err := listener.Accept()
		if err != nil {
			return err
		}
		logrus.WithFields(logrus.Fields{"local": conn.LocalAddr(), "remote": conn.RemoteAddr()}).Info("New conn")
		conn.Write([]byte("hello"))
		conn.Close()
	}
}
func main() {
	mustInitMainNetnsHandler()
	wg := sync.WaitGroup{}
	wg.Add(3)
	go func() {
		defer wg.Done()
		lis, err := ListenInsideNetns("", "tcp", ":8000")
		if err != nil {
			panic(err)
		}
		logrus.WithFields(logrus.Fields{"netns": "", "addr": lis.Addr()}).Info("Listen on")
		serve(lis)
	}()
	go func() {
		defer wg.Done()
		lis, err := ListenInsideNetns("ns1", "tcp", ":8000")
		if err != nil {
			panic(err)
		}
		logrus.WithFields(logrus.Fields{"netns": "ns1", "addr": lis.Addr()}).Info("Listen on")
		serve(lis)
	}()
	go func() {
		defer wg.Done()
		lis, err := ListenInsideNetns("ns2", "tcp", ":8000")
		if err != nil {
			panic(err)
		}
		logrus.WithFields(logrus.Fields{"netns": "ns2", "addr": lis.Addr()}).Info("Listen on")
		serve(lis)
	}()
	wg.Wait()
}

UDP/SCTP 的監(jiān)聽(tīng)

UDP 監(jiān)聽(tīng)和 TCP 無(wú)異，Go 會(huì)做好調(diào)度不會(huì)產(chǎn)生新線程。

SCTP 如果是使用庫(kù) github.com/ishidawataru/sctp，那么需要注意這個(gè)庫(kù)就是簡(jiǎn)單的 fd 封裝，并且其 Accept() 是一個(gè)阻塞的動(dòng)作，在 for 循環(huán)內(nèi)調(diào)用 Accept() 會(huì)導(dǎo)致 Go runtime 會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新線程來(lái)防止阻塞。

解決方案如下，直接操作 fd

設(shè)置非阻塞
手動(dòng)使用 epoll 封裝（必須是 epoll，select/poll 在幾百個(gè)fd的情況下性能很差，無(wú)連接的情況負(fù)載都很高）。

獲取 fd 的方式如下

type sctpWrapListener struct {
	*sctp.SCTPListener
	fd int
}
func listenSCTP(network, address string) (*sctpWrapListener, error) {
	addr, err := parseSCTPAddr(address)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	sctpFd := 0
	sc := sctp.SocketConfig{
		InitMsg: sctp.InitMsg{NumOstreams: sctp.SCTP_MAX_STREAM},
		Control: func(network, address string, c syscall.RawConn) error {
			return c.Control(func(fd uintptr) {
				err := syscall.SetNonblock(int(fd), true)
				if err != nil {
					syscall.Close(int(fd))
					return
				}
				sctpFd = int(fd)
			})
		},
	}
	l, err := sc.Listen(network, addr)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	return &sctpWrapListener{SCTPListener: l, fd: sctpFd}, nil
}

實(shí)際應(yīng)用的數(shù)據(jù)參考

打開(kāi)的文件如下

root@localhost:~# lsof -p $(pidof fake_name) | tail
fake_name 1599860 root 1203u     sock                0,8       0t0   20374830 protocol: UDP
fake_name 1599860 root 1204u     pack           20375161       0t0        ALL type=SOCK_RAW
fake_name 1599860 root 1205u     sock                0,8       0t0   20374831 protocol: SCTPv6
fake_name 1599860 root 1206u     sock                0,8       0t0   20375156 protocol: TCP
fake_name 1599860 root 1207u     sock                0,8       0t0   20375157 protocol: UDP
fake_name 1599860 root 1208u     sock                0,8       0t0   20375158 protocol: SCTPv6
fake_name 1599860 root 1209u     pack           20381769       0t0        ALL type=SOCK_RAW
fake_name 1599860 root 1210u     sock                0,8       0t0   20381764 protocol: TCP
fake_name 1599860 root 1211u     sock                0,8       0t0   20381765 protocol: UDP
fake_name 1599860 root 1212u     sock                0,8       0t0   20381766 protocol: SCTPv6
root@localhost:~# lsof -p $(pidof fake_name) | wc -l
1216

業(yè)務(wù)機(jī)器CPU為 4 核心，創(chuàng)建的線程如下

root@localhost:~# ll /proc/$(pidof fake_name)/task
total 0
dr-xr-xr-x 13 root root 0 Jul  3 14:51 ./
dr-xr-xr-x  9 root root 0 Jul  3 14:51 ../
dr-xr-xr-x  7 root root 0 Jul  3 14:51 1599860/
dr-xr-xr-x  7 root root 0 Jul  3 14:57 1599861/
dr-xr-xr-x  7 root root 0 Jul  3 14:57 1599862/
dr-xr-xr-x  7 root root 0 Jul  3 14:57 1599863/
dr-xr-xr-x  7 root root 0 Jul  3 14:57 1599864/
dr-xr-xr-x  7 root root 0 Jul  3 14:57 1599865/
dr-xr-xr-x  7 root root 0 Jul  3 14:57 1600021/
dr-xr-xr-x  7 root root 0 Jul  3 14:57 1600033/
dr-xr-xr-x  7 root root 0 Jul  3 14:57 1600056/
dr-xr-xr-x  7 root root 0 Jul  3 14:57 1600058/
dr-xr-xr-x  7 root root 0 Jul  3 14:57 1602524/
root@localhost:~# ll /proc/$(pidof fake_name)/task | wc -l
14

到此這篇關(guān)于Go 如何對(duì)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)命令空間中的端口進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go 端口監(jiān)聽(tīng)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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