硬核图解！断网了，还能 ping 通 127，高性能 mysql 笔记
ping 是应用层命令，可以理解为它跟游戏或者聊天软件属于同一层。只不过聊天软件可以收发消息，还能点个赞什么的，有很多复杂的功能。而 ping 作为一个小软件，它的功能比较简单，就是?尝试?发送一个小小的消息到目标机器上，判断目的机器是否?可达?，其实也就是判断目标机器网络是否能连通。
ping 应用的底层，用的是网络层的?ICMP 协议?。
IP 和 ICMP 和 Ping 所在分层
虽然 ICMP 协议和 IP 协议?都属于网络层协议?，但其实?ICMP 也是利用了 IP 协议进行消息的传输?。
ip 和 icmp 的关系
所以，大家在这里完全可以简单的理解为 ping 某个 IP 就是往某个 IP 地址发个消息。
TCP 发数据和 ping 的区别
一般情况下，我们会使用 TCP 进行网络数据传输，那么我们可以看下它和 ping 的区别。
ping 和普通发消息的关系
ping 和其他应用层软件都属于?应用层?。
那么我们横向对比一下，比方说聊天软件，如果用的是 TCP 的方式去发送消息。
为了发送消息，那就得先知道往哪发。linux 里万物皆文件，那你要发消息的目的地，也是个文件，这里就引出了 socket 的概念。
要使用?socket?, 那么首先需要创建它。
在 TCP 传输中创建的方式是?socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);?，其中?AF_INET?表示将使用 IPV4 里?host:port?的方式去解析待会你输入的网络地址。?SOCK_STREAM?是指使用面向字节流的 TCP 协议，?工作在传输层?。
创建好了?socket?之后，就可以愉快的把要传输的数据写到这个文件里。调用 socket 的?sendto?接口的过程中进程会从?用户态进入到内核态?，最后会调用到?sock_sendmsg?方法。
然后进入传输层，带上?TCP?头。网络层带上?IP?头，数据链路层带上?MAC?头等一系列操作后。进入网卡的?发送队列 ring buffer?，顺着网卡就发出去了。
回到?ping?， 整个过程也基本跟?TCP?发数据类似，差异的地方主要在于，创建?socket?的时候用的是 ??socket(AF_INET,SOCK_RAW,IPPROTO_ICMP)?，?SOCK_RAW?是原始套接字 ，?工作在网络层?， 所以构建?ICMP?（网络层协议）的数据，是再合适不过了。ping 在进入内核态后最后也是调用的 ??sock_sendmsg?方法，进入到网络层后加上?ICMP 和 IP 头?后，数据链路层加上?MAC 头?，也是顺着网卡发出。因此 本质上 ping 跟 普通应用发消息 在程序流程上没太大差别。
这也解释了?为什么当你发现怀疑网络有问题的时候，别人第一时间是问你能 ping 通吗？?因为可以简单理解为 ping 就是自己组了个数据包，让系统按着其他软件发送数据的路径往外发一遍，能通的话说明其他软件发的数据也能通。
为什么断网了还能 ping 通 127.0.0.1
前面提到，有网的情况下，ping 最后是?通过网卡?将数据发送出去的。
那么断网的情况下，网卡已经不工作了，ping 回环地址却一切正常，我们可以看下这种情况下的工作原理。
ping 回环地址
从应用层到传输层再到网络层。这段路径跟 ping 外网的时候是几乎是一样的。到了网络层，系统会根据目的 IP，在路由表中获取对应的?路由信息?，而这其中就包含选择?哪个网卡?把消息发出。
当发现?目标 IP 是外网 IP?时，会从"真网卡"发出。
当发现?目标 IP 是回环地址?时，就会选择?本地网卡?。
本地网卡，其实就是个?"假网卡"?，它不像"真网卡"那样有个?ring buffer?什么的，"假网卡"会把数据推到一个叫?input_pkt_queue?的?链表?中。这个链表，其实是所有网卡共享的，上面挂着发给本机的各种消息。消息被发送到这个链表后，会再触发一个?软中断?。
专门处理软中断的工具人?"ksoftirqd"?（这是个?内核线程?），它在收到软中断后就会立马去链表里把消息取出，然后顺着数据链路层、网络层等层层往上传递最后给到应用程序。
工具人 ksoftirqd
ping 回环地址和?通过 TCP 等各种协议发送数据到回环地址?都是走这条路径。整条路径从发到收，都没有经过"真网卡"。?之所以 127.0.0.1 叫本地回环地址，可以理解为，消息发出到这个地址上的话，就不会出网络，在本机打个转就又回来了。?所以断网，依然能?ping?通?127.0.0.1?。
ping 回环地址和 ping 本机地址有什么区别
我们在 mac 里执行?ifconfig?。
$ ifconfig
lo0: flags=8049<UP,LOOPBACK,RUNNING,MULTICAST> mtu 16384
inet 127.0.0.1 netmask 0xff000000
...
en0: flags=8863<UP,BROADCAST,SMART,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> mtu 1500
inet 192.168.31.6 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.31.255
...
能看到?lo0?，表示本地回环接口，对应的地址，就是我们前面提到的?127.0.0.1?，也就是?回环地址?。
和?eth0?，表示本机第
一块网卡，对应的 IP 地址是?192.168.31.6?，管它叫?本机 IP?。
之前一直认为 ping 本机 IP 的话会通过"真网卡"出去，然后遇到第一个路由器，再发回来到本机。
为了验证这个说法，可以进行抓包，但结果跟上面的说法并不相同。
ping 127.0.0.1
ping 本机地址
可以看到 ping 本机 IP 跟 ping 回环地址一样，相关的网络数据，都是走的?lo0?，本地回环接口，也就是前面提到的?"假网卡"?。
只要走了本地回环接口，那数据都不会发送到网络中，在本机网络协议栈中兜一圈，就发回来了。因此?ping 回环地址和 ping 本机地址没有区别?。
127.0.0.1 和 localhost 以及 0.0.0.0 有区别吗
回到文章开头动图里的提问，算是面试八股文里的老常客了。
以前第一次用?nginx?的时候，发现用这几个?IP?，都能正常访问到?nginx?的欢迎网页。一度认为这几个?IP?都是一样的。
访问 127.0.0.1:80
访问 localhost:80
访问 0.0.0.0:80
访问本机的 IP 地址
但本质上还是有些区别的。
首先?localhost?就不叫?IP?，它是一个域名，就跟?"baidu.com"?,是一个形式的东西，只不过默认会把它解析为?127.0.0.1?，当然这可以在?/etc/hosts?文件下进行修改。
所以默认情况下，使用?localhost?跟使用 ??127.0.0.1?确实是没区别的。
其次就是?0.0.0.0?，执行 ping 0.0.0.0 ?，是会失败的，因为它在?IPV4?中表示的是无效的?目标地址?。
$ 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
但它还是很有用处的，回想下，我们启动服务器的时候，一般会?listen?一个 IP 和端口，等待客户端的连接。
如果此时?listen?的是本机的?0.0.0.0?, 那么它表示本机上的?所有 IPV4 地址?。
/* Address to accept any incoming messages. */
#define INADDR_ANY ((unsigned long int) 0x00000000) /* 0.0.0.0 */
举个例子。刚刚提到的?127.0.0.1?和?192.168.31.6?，都是本机的 IPV4 地址，如果监听?0.0.0.0?，那么用上面两个地址，都能访问到这个服务器。
还未添加个人签名 2021.03.18 加入
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