epoll实现快速ping

概述

在VOIP的运营过程中，最常见的一类问题就是语音质量问题，网络间的丢包、延迟、抖动都会造成语音质量的体验下降。

当现网出现语音质量问题的时候，我们有没有工具能够快速的界定问题的边界，缩小排查的范围，是运营过程中的重要环节。

ping是我们查看网络状况最常用的工具，简单好用，但是也有很多限制，比如发包间隔等。

VOIP常见的媒体格式G711的发包间隔为20ms，单包大小在210字节左右.

作为C/C++开发，epoll也是我们必点的技能点。

所以，干脆自己用epoll开发一个没有限制的ping包检测工具，一举多得。

需求功能点：类ping工具，没有发包间隔限制，可以设定包大小，网络模型使用epoll实现。

环境

centos：CentOS  release 7.0 (Final)或以上版本

GCC：4.8.5

代码

完整的源代码在我的git库，可以直接下载查看。现在git访问失败严重，多试几次。

源代码树型结构如下。

git clone https://github.com/yuyoucuobei/epollicmp

tree epollicmp/

epollicmp/

├── makefile

├── README.md

└── src

    ├── define.h

    ├── epollicmp.cpp

    ├── epollicmp.h

    └── main.cpp

结构比较简单，根目录下是编译用的makefile，src目录下是全部的源代码文件，包括结构体定义的define.h文件，主要的业务逻辑类CEpollIcmp所在的epollicmp.h和epollicmp.cpp文件，以及程序入口的main.cpp文件。

简单讲一下CEpollIcmp类的逻辑。

1. CepollIcmp类封装了epoll的基本操作，包括epoll的创建，添加事件，监听循环等操作。
2. CepollIcmp类封装了icmp的收发包操作，包括icmp的封包，发送，收包，解包等操作。
3. CepollIcmp类封装了消息包的缓存和统计操作，包括请求包的缓存，响应包的时间计算，响应时间的极值统计和均值统计等。

epollicmp.h文件内容：

#pragma once

#include "define.h"

class CEpollIcmp

{

public:

    CEpollIcmp();

    ~CEpollIcmp();

    int start(const string &remote_ip,

                int interval=DEFAULT_INTERVAL,

                int pkglen=DEFAULT_PKGLEN);

    int stop();

private:

    int initSock();

    int mainLoop();

    static void *thread_func_send_icmp(void *argv);

    //checksum

    unsigned short cal_chksum(unsigned short *addr,int len);

    struct timeval cal_time_offset(struct timeval begin, struct timeval end);

    void icmp_pack(struct icmp* icmphdr, int seq, int length);

    int icmp_unpack(char* buf, int len);

    int set_nonblock(int sockfd);

    void statistic_print();

private:

    string m_strRemoteIp;

    int m_iInterval;  //microseconds

    int m_iPkgLen;

    int m_iEpollFd;

    int m_iSocketIcmp;

    bool m_bContinue;

    sockaddr_in m_addrDest;

    pthread_t m_threadidSend;

    int m_iSendCount;

    int m_iRecvCount;

    struct timeval m_tStarttime;

    struct timeval m_tEndtime;

    float m_fRespMax;

    float m_fRespMin;

    float m_fRespAll;

    map<int, PACKET_STATUS*> m_mapPacketStatus;

    mutex m_mtxMap;

};

现在再回来重看代码，从设计的角度看，应该再对CEpollIcmp类的三个主要功能拆分成3个类，分别是epoll操作类，icmp包操作类和统计类，再通过一个业务逻辑类把它们组织起来。

编译

获取完整的源代码后，进入根目录，直接使用make编译

cd epollicmp

make

##########COMPILE /root/zr/epollicmp/src/epollicmp.cpp##########

g++  -g -Wall -O0 -std=c++11   -I/root/zr/epollicmp/src/ -c /root/zr/epollicmp/src/epollicmp.cpp -o /root/zr/epollicmp/src/epollicmp.o

##########COMPILE /root/zr/epollicmp/src/main.cpp##########

g++  -g -Wall -O0 -std=c++11   -I/root/zr/epollicmp/src/ -c /root/zr/epollicmp/src/main.cpp -o /root/zr/epollicmp/src/main.o

##########LINK epollicmp##########

g++  -g -Wall -O0 -std=c++11 -L./libs -lpthread -lrt -lm   -I/root/zr/epollicmp/src/  /root/zr/epollicmp/src/epollicmp.o /root/zr/epollicmp/src/main.o -o epollicmp

##########COMPILE OVER##########

在根目录下可以看到编译好的epollicmp文件

-rwxr-xr-x. 1 root root 199864 9月  24 11:07 epollicmp

测试

直接执行文件epollicmp，可以看到使用方法

./epollicmp

USAGE:  ./epollicmp destaddr(url/ip) icmp_interval(ms) icmp_pkglen(byte)

使用 CTRL+C 停止程序

测试本地服务器到局域网的网络状况

./epollicmp 192.168.0.110 20 200

epollicmp start 192.168.0.110 20 200

CEpollIcmp::start start

CEpollIcmp::initSock start

PING 192.168.0.110, (192.168.0.110) (200) bytes of data every (20) microsecond.

CEpollIcmp::mainLoop start

200 bytes from 192.168.0.110: icmp_seq=1 ttl=128 rtt=3.099 ms

...

200 bytes from 192.168.0.110: icmp_seq=522 ttl=128 rtt=0.369 ms

^CCEpollIcmp::stop start

CEpollIcmp::mainLoop end

PING 192.168.0.110, (192.168.0.110) (200) bytes of data every (20) microsecond.

STATISTIC:

ping duration:10.515 second

send count:522

recv count:522

lose rate:0.00%

resp min:0.328 ms

resp max:4.350 ms

resp average:1.026 ms

epollicmp end

测试本地服务器到baidu的网络状况

./epollicmp www.baidu.com 20 200

epollicmp start www.baidu.com 20 200

CEpollIcmp::start start

CEpollIcmp::initSock start

PING www.baidu.com, (14.215.177.39) (200) bytes of data every (20) microsecond.

CEpollIcmp::mainLoop start

200 bytes from 14.215.177.39: icmp_seq=1 ttl=55 rtt=6.692 ms

...

200 bytes from 14.215.177.39: icmp_seq=1028 ttl=55 rtt=6.884 ms

^CCEpollIcmp::stop start

CEpollIcmp::mainLoop end

PING www.baidu.com, (14.215.177.39) (200) bytes of data every (20) microsecond.

STATISTIC:

ping duration:20.723 second

send count:1029

recv count:1029

lose rate:0.00%

resp min:5.496 ms

resp max:13.125 ms

resp average:6.752 ms

epollicmp end

总结

完整的源代码在我的git库，https://github.com/yuyoucuobei/epollicmp

本文使用epoll实现一个简单的ping工具，对epoll的基本使用方法和icmp包的收发包有一定的参考价值。

学习最好的办法还是亲自动手试试，just do it。

---

空空如常

求真得真