硬核圖解！斷網(wǎng)了，還能?ping?通?127.0.0.1?嗎？為什么？
[導(dǎo)讀]你女神愛不愛你，你問她，她可能不會告訴你。但網(wǎng)通不通，你ping一下就知道了?？赡芸吹綐?biāo)題，你就知道答案了，但是你了解背后的原因嗎？那如果把127.0.0.1換成0.0.0.0或localhost會怎么樣呢？你知道這幾個IP有什么區(qū)別嗎？以前面試的時候就遇到過這個問題，大家看個動...
你女神愛不愛你，你問她，她可能不會告訴你。但網(wǎng)通不通，你 回環(huán)地址 ipv6回環(huán)地址 IP和ICMP和Ping所在分層 ip和icmp的關(guān)系 ping和普通發(fā)消息的關(guān)系 ping回環(huán)地址 工具人ksoftirqd ping 127.0.0.1
ping 本機地址 訪問127.0.0.1:80 訪問localhost:80 訪問0.0.0.0:80 訪問本機的IP地址
ping 一下就知道了。可能看到標(biāo)題，你就知道答案了，但是你了解背后的原因嗎？那如果把 127.0.0.1 換成 0.0.0.0 或 localhost 會怎么樣呢？你知道這幾個IP有什么區(qū)別嗎？以前面試的時候就遇到過這個問題，大家看個動圖了解下面試官和我當(dāng)時的場景，求當(dāng)時小白的心里陰影面積。ping 127.0.0.1。$?ping?127.0.0.1
PING?127.0.0.1?(127.0.0.1):?56?data?bytes
64?bytes?from?127.0.0.1:?icmp_seq=0?ttl=64?time=0.080?ms
64?bytes?from?127.0.0.1:?icmp_seq=1?ttl=64?time=0.093?ms
64?bytes?from?127.0.0.1:?icmp_seq=2?ttl=64?time=0.074?ms
64?bytes?from?127.0.0.1:?icmp_seq=3?ttl=64?time=0.079?ms
64?bytes?from?127.0.0.1:?icmp_seq=4?ttl=64?time=0.079?ms
^C
---?127.0.0.1?ping?statistics?---
5?packets?transmitted,?5?packets?received,?0.0%?packet?loss
round-trip?min/avg/max/stddev?=?0.074/0.081/0.093/0.006?ms
說明，拔了網(wǎng)線，ping 127.0.0.1 ?是能ping通的。其實這篇文章看到這里，標(biāo)題前半個問題已經(jīng)被回答了。但是我們可以再想深一點。為什么斷網(wǎng)了還能 ping 通 127.0.0.1 呢？這能說明你不用交網(wǎng)費就能上網(wǎng)嗎？不能。首先我們需要進入基礎(chǔ)科普環(huán)節(jié)。不懂的同學(xué)看了就懂了，懂的看了就當(dāng)查漏補缺吧。什么是127.0.0.1
首先，這是個IPV4 地址。IPV4 地址有 32 位，一個字節(jié)有 8 位，共 4 個字節(jié)。其中127 開頭的都屬于回環(huán)地址，也是 IPV4 的特殊地址，沒什么道理，就是人為規(guī)定的。而127.0.0.1是眾多回環(huán)地址中的一個。之所以不是 127.0.0.2 ，而是 127.0.0.1，是因為源碼里就是這么定義的，也沒什么道理。/*?Address?to?loopback?in?software?to?local?host.??*/
#define????INADDR_LOOPBACK?????0x7f000001??/*?127.0.0.1???*/
IPv4 的地址是 32 位的，2的32次方，大概是40 億。地球光人口就76億了，40億IP這點量，塞牙縫都不夠，實際上IP也確實用完了。所以就有了IPV6， IPv6 的地址是 128 位的，大概是2的128次方≈10的38次方。據(jù)說地球的沙子數(shù)量大概是 10的23次方，所以IPV6的IP可以認(rèn)為用不完。IPV4以8位一組，每組之間用 . 號隔開。IPV6就以16位為一組，每組之間用 : 號隔開。如果全是0，那么可以省略不寫。127.0.0.1，在IPV6下，表達(dá)為 ::1 。中間把連續(xù)的0給省略了，之所以不是7個 冒號，而是2個冒號: ， 是因為一個 IPV6 地址中只允許出現(xiàn)?次兩個連續(xù)的冒號。多說一句：在IPV4下用的是 ping 127.0.0.1 命令。在IPV6下用的是 ping6 ?::1 命令。
什么是 ping
ping 是應(yīng)用層命令，可以理解為它跟游戲或者聊天軟件屬于同一層。只不過聊天軟件可以收發(fā)消息，還能點個贊什么的，有很多復(fù)雜的功能。而 ping 作為一個小軟件，它的功能比較簡單，就是嘗試發(fā)送一個小小的消息到目標(biāo)機器上，判斷目的機器是否可達(dá)，其實也就是判斷目標(biāo)機器網(wǎng)絡(luò)是否能連通。ping應(yīng)用的底層，用的是網(wǎng)絡(luò)層的ICMP協(xié)議。TCP發(fā)數(shù)據(jù)和ping的區(qū)別
一般情況下，我們會使用 TCP 進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，那么我們可以看下它和 ping 的區(qū)別。socket , 那么首先需要創(chuàng)建它。在 TCP 傳輸中創(chuàng)建的方式是 ?socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);，其中 AF_INET 表示將使用 IPV4 里 host:port 的方式去解析待會你輸入的網(wǎng)絡(luò)地址。SOCK_STREAM 是指使用面向字節(jié)流的 TCP 協(xié)議，工作在傳輸層。創(chuàng)建好了 socket 之后，就可以愉快的把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)寫到這個文件里。調(diào)用 socket 的sendto接口的過程中進程會從用戶態(tài)進入到內(nèi)核態(tài)，最后會調(diào)用到 sock_sendmsg 方法。然后進入傳輸層，帶上TCP頭。網(wǎng)絡(luò)層帶上IP頭，數(shù)據(jù)鏈路層帶上 MAC頭等一系列操作后。進入網(wǎng)卡的發(fā)送隊列 ring buffer ，順著網(wǎng)卡就發(fā)出去了。回到 ping ， 整個過程也基本跟 TCP 發(fā)數(shù)據(jù)類似，差異的地方主要在于，創(chuàng)建 socket 的時候用的是 ?socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP)，SOCK_RAW 是原始套接字 ，工作在網(wǎng)絡(luò)層， 所以構(gòu)建ICMP（網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議）的數(shù)據(jù)，是再合適不過了。ping 在進入內(nèi)核態(tài)后最后也是調(diào)用的 ?sock_sendmsg 方法，進入到網(wǎng)絡(luò)層后加上ICMP和IP頭后，數(shù)據(jù)鏈路層加上MAC頭，也是順著網(wǎng)卡發(fā)出。因此 本質(zhì)上ping 跟 普通應(yīng)用發(fā)消息 在程序流程上沒太大差別。這也解釋了為什么當(dāng)你發(fā)現(xiàn)懷疑網(wǎng)絡(luò)有問題的時候，別人第一時間是問你能ping通嗎？因為可以簡單理解為ping就是自己組了個數(shù)據(jù)包，讓系統(tǒng)按著其他軟件發(fā)送數(shù)據(jù)的路徑往外發(fā)一遍，能通的話說明其他軟件發(fā)的數(shù)據(jù)也能通。為什么斷網(wǎng)了還能 ping 通 127.0.0.1
前面提到，有網(wǎng)的情況下，ping 最后是通過網(wǎng)卡將數(shù)據(jù)發(fā)送出去的。那么斷網(wǎng)的情況下，網(wǎng)卡已經(jīng)不工作了，ping 回環(huán)地址卻一切正常，我們可以看下這種情況下的工作原理。ring buffer什么的，"假網(wǎng)卡"會把數(shù)據(jù)推到一個叫 input_pkt_queue 的 鏈表 中。這個鏈表，其實是所有網(wǎng)卡共享的，上面掛著發(fā)給本機的各種消息。消息被發(fā)送到這個鏈表后，會再觸發(fā)一個軟中斷。專門處理軟中斷的工具人"ksoftirqd" （這是個內(nèi)核線程），它在收到軟中斷后就會立馬去鏈表里把消息取出，然后順著數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層等層層往上傳遞最后給到應(yīng)用程序。ping 通 127.0.0.1。ping回環(huán)地址和ping本機地址有什么區(qū)別
我們在mac里執(zhí)行ifconfig 。$?ifconfig
lo0:?flags=8049?mtu?16384
????inet?127.0.0.1?netmask?0xff000000
????...
en0:?flags=8863?mtu?1500
????inet?192.168.31.6?netmask?0xffffff00?broadcast?192.168.31.255
????...
能看到 lo0，表示本地回環(huán)接口，對應(yīng)的地址，就是我們前面提到的 127.0.0.1 ，也就是回環(huán)地址。和 eth0，表示本機第一塊網(wǎng)卡，對應(yīng)的IP地址是192.168.31.6，管它叫本機IP。之前一直認(rèn)為ping本機IP的話會通過"真網(wǎng)卡"出去，然后遇到第一個路由器，再發(fā)回來到本機。為了驗證這個說法，可以進行抓包，但結(jié)果跟上面的說法并不相同。127.0.0.1 和 localhost 以及 0.0.0.0 有區(qū)別嗎
回到文章開頭動圖里的提問，算是面試八股文里的老?？土?。以前第一次用nginx 的時候，發(fā)現(xiàn)用這幾個 IP，都能正常訪問到 nginx 的歡迎網(wǎng)頁。一度認(rèn)為這幾個 IP 都是一樣的。localhost 就不叫 IP，它是一個域名，就跟 "baidu.com",是一個形式的東西，只不過默認(rèn)會把它解析為 127.0.0.1 ，當(dāng)然這可以在 /etc/hosts 文件下進行修改。所以默認(rèn)情況下，使用 localhost ?跟使用 ?127.0.0.1 ?確實是沒區(qū)別的。其次就是 0.0.0.0，執(zhí)行 ping 0.0.0.0 ?，是會失敗的，因為它在IPV4中表示的是無效的目標(biāo)地址。$?ping?0.0.0.0
PING?0.0.0.0?(0.0.0.0):?56?data?bytes
ping:?sendto:?No?route?to?host
ping:?sendto:?No?route?to?host
但它還是很有用處的，回想下，我們啟動服務(wù)器的時候，一般會 listen 一個 IP 和端口，等待客戶端的連接。如果此時 listen 的是本機的 0.0.0.0 , 那么它表示本機上的所有IPV4地址。/*?Address?to?accept?any?incoming?messages.?*/
#define????INADDR_ANY??????((unsigned?long?int)?0x00000000)?/*?0.0.0.0???*/
舉個例子。剛剛提到的 127.0.0.1 和 192.168.31.6 ，都是本機的IPV4地址，如果監(jiān)聽 0.0.0.0 ?，那么用上面兩個地址，都能訪問到這個服務(wù)器。當(dāng)然， 客戶端 connect 時，不能使用 0.0.0.0 。必須指明要連接哪個服務(wù)器IP。總結(jié)
127.0.0.1是回環(huán)地址。localhost是域名，但默認(rèn)等于127.0.0.1。ping回環(huán)地址和ping本機地址，是一樣的，走的是lo0 "假網(wǎng)卡"，都會經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層等邏輯，最后在快要出網(wǎng)卡前狠狠拐了個彎， 將數(shù)據(jù)插入到一個鏈表后就軟中斷通知 ksoftirqd 來進行收數(shù)據(jù)的邏輯，壓根就不出網(wǎng)絡(luò)。所以斷網(wǎng)了也能ping通回環(huán)地址。- 如果服務(wù)器
listen的是0.0.0.0，那么此時用127.0.0.1和本機地址都可以訪問到服務(wù)。
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