网络编程之网络丢包故障如何定位？如何解决？ _网络丢包

引言本期分享一个比较常见的网络问题--丢包。例如我们去ping一个网站，如果能ping通，且网站返回信息全面，则说明与网站服务器的通信是畅通的，如果ping不通，或者网站返回的信息不全等，则很可能是数据被丢包了，类似情况想必大家都不陌生。针对网络丢包，本人提供一些常见的丢包故障定位方法，希望能够帮助大家对网络丢包有更多的认识，遇到丢包莫要慌，且跟着一起来涨姿(知)势(识)···
什么是丢包数据在Internet上是以数据包为单位传输的，单位为字节，数据在网络上传输，受网络设备，网络质量等原因的影响，使得接收到的数据少于发送出去的数据，造成丢包。
数据包接收、发送原理

文章插图

发送数据包：
1.应用程序的数据包，在TCP层增加TCP报文头，形成可传输的数据包。
2.在IP层增加IP报头，形成IP报文。
3.经过数据网卡驱动程序将IP包再添加14字节的MAC头，构成frame（暂?CRC），frame（暂?CRC）中含有发送端和接收端的MAC地址。
4.驱动程序将frame（暂?CRC）拷贝到网卡的缓冲区，由网卡处理。
5.?卡为frame（暂?CRC）添加头部同步信息和CRC校验，将其封装为可以发送的packet，然后再发送到网线上，这样说就完成了一个IP报文的发送了，所有连接到这个网线上的网卡都可以看到该packet 。
接收数据包：

文章插图

1.?卡收到?线上的packet，?先检查packet的CRC校验，保证完整性，然后将packet头去掉，得到frame 。（?卡会检查MAC包内的?的MAC地址是否和本?卡的MAC地址?样，不?样则会丢弃。）
2.?卡将frame拷贝到预分配的ring buffer缓冲。
3.?卡驱动程序通知内核处理，经过TCP/IP协议栈层层解码处理。
4.应?程序从socket buffer 中读取数据。
核心思路了解了收发包的原理，可以了解到丢包原因主要会涉及?卡设备、?卡驱动、内核协议栈三?类。以下我们将遵循“从下到上分层分析（各层可能性出现的丢包场景），然后查看关键信息，最终得出分析结果”的原则展开介绍。
目录--网络丢包情形概览> 硬件网卡丢包
> 网卡驱动丢包
> 以太网链路层丢包
> 网络IP层丢包
> 传输层UDP/TCP丢包
> 应用层socket丢包
针对以上6种情形，分别作出如下详述~
硬件网卡丢包Ring Buffer溢出

文章插图

如图所示，物理介质上的数据帧到达后首先由NIC（网络适配器）读取，写入设备内部缓冲区Ring Buffer中，再由中断处理程序触发Softirq从中消费，Ring Buffer的大小因网卡设备而异。当网络数据包到达（生产）的速率快于内核处理（消费）的速率时，Ring Buffer很快会被填满，新来的数据包将被丢弃；
查看：
通过ethtool或/proc/net/dev可以查看因Ring Buffer满而丢弃的包统计，在统计项中以fifo标识：

$ ethtool -S eth0|grep rx_fiforx_fifo_errors: 0$ cat /proc/net/devInter-|Receive | Transmitface |bytes packets errs drop fifo frame compressed multicast|bytes packets errs drop fifo colls carrier compressedeth0: 17253386680731 42839525880 0 0 0 0 0 244182022 14879545018057 41657801805 0 0 0 0 0 0

# 查看eth0网卡Ring Buffer最大值和当前设置
$ ethtool -g eth0解决方案：修改网卡eth0接收与发送硬件缓存区大小
$ ethtool -G eth0 rx 4096 tx 4096网卡端口协商丢包
1. 查看网卡丢包统计：ethtool -S eth1/eth0

文章插图

2. 查看网卡配置状态：ethtool eth1/eth0

文章插图

主要查看网卡和上游网络设备协商速率和模式是否符合预期；
解决方案：
1 重新自协商： ethtool -r eth1/eth0;
2 如果上游不支持自协商，可以强制设置端口速率：
ethtool -s eth1 speed 1000 duplex full autoneg off相关视频推荐
《tcp/ip详解卷一》： 150行代码拉开协议栈实现的篇章
神奇的linux技术：Linux观测技术bpf，用bpf来观测tcp网络
学习地址：C/C++Linux服务器开发/后台架构师【零声教育】-学习视频教程-腾讯课堂
需要C/C++ linux服务器架构师学习资料加qun812855908获取（资料包括C/C++，Linux，golang技术，Nginx，ZeroMQ，MySQL，redis，fastdfs，MongoDB，ZK，流媒体，CDN，P2P，K8S，Docker，TCP/IP，协程，DPDK，ffmpeg等），免费分享