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iptables

iptables 的原理

iptables -nvL 查看iptables配置

hping3模拟访问

检查端口状态

tcpdump

TCP 交互的流程图

为什么刚才用 hping3 时不丢包，现在换成 GET 就收不到了呢？

再次执行curl命令

上一节，我们一起学习了如何分析网络丢包的问题，特别是从链路层、网络层以及传输层等主要的协议栈中进行分析。

不过，通过前面这几层的分析，我们还是没有找出最终的性能瓶颈。看来，还是要继续深挖才可以。今天，我们就来继续分析这个未果的案例。

在开始下面的内容前，你可以先回忆一下上节课的内容，并且自己动脑想一想，除了我们提到的链路层、网络层以及传输层之外，还有哪些潜在问题可能会导致丢包呢？

iptables

首先我们要知道，除了网络层和传输层的各种协议，iptables 和内核的连接跟踪机制也可能会导致丢包。所以，这也是发生丢包问题时，我们必须要排查的一个因素。

我们先来看看连接跟踪，我已经在 如何优化 NAT 性能 文章中，给你讲过连接跟踪的优化思路。要确认是不是连接跟踪导致的问题，其实只需要对比当前的连接跟踪数和最大连接跟踪数即可。

不过，由于连接跟踪在 Linux 内核中是全局的（不属于网络命名空间），我们需要退出容器终端，回到主机中来查看。

你可以在容器终端中，执行 exit ；然后执行下面的命令，查看连接跟踪数：

root@nginx:/# exit
exit
You have mail in /var/spool/mail/root
[root@hadoop100 /usr/local/src/sysstat-11.5.5]#
[root@hadoop100 /usr/local/src/sysstat-11.5.5]#sysctl net.netfilter.nf_conntrack_max
net.netfilter.nf_conntrack_max = 10485760

[root@hadoop100 /usr/local/src/sysstat-11.5.5]#sysctl net.netfilter.nf_conntrack_count
net.netfilter.nf_conntrack_count = 19

连接跟踪数只有 19，而最大连接跟踪数则是 10485760。显然，这里的丢包，不可能是连接跟踪导致的。

接着，再来看 iptables。

iptables 的原理

它基于 Netfilter 框架，通过一系列的规则，对网络数据包进行过滤（如防火墙）和修改（如 NAT）。

这些 iptables 规则，统一管理在一系列的表中，

• 包括 filter（用于过滤）
• nat（用于 NAT）
• mangle（用于修改分组数据）
• raw（用于原始数据包）等。

而每张表又可以包括一系列的链，用于对 iptables 规则进行分组管理。

对于丢包问题来说，最大的可能就是被 filter 表中的规则给丢弃了。要弄清楚这一点，就需要我们确认，那些目标为 DROP 和 REJECT 等会弃包的规则，有没有被执行到。

你可以把所有的 iptables 规则列出来，根据收发包的特点，跟 iptables 规则进行匹配。不过显然，如果 iptables 规则比较多，这样做的效率就会很低。

当然，更简单的方法，就是直接查询 DROP 和 REJECT 等规则的统计信息，看看是否为 0。如果统计值不是 0 ，再把相关的规则拎出来进行分析。

iptables -nvL 查看iptables配置

我们可以通过 iptables -nvL 命令，查看各条规则的统计信息。比如，你可以执行下面的 docker exec 命令，进入容器终端；然后再执行下面的 iptables 命令，就可以看到 filter 表的统计数据了：

[root@hadoop100 /usr/local/src/sysstat-11.5.5]#docker exec -it nginx bash
root@nginx:/#
root@nginx:/# iptables -t filter -nvL
Chain INPUT (policy ACCEPT 42 packets, 1680 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination
   19   760 DROP       all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            statistic mode random probability 0.29999999981

Chain FORWARD (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination

Chain OUTPUT (policy ACCEPT 27 packets, 1188 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination
   10   440 DROP       all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            statistic mode random probability 0.29999999981
root@nginx:/#

从 iptables 的输出中，你可以看到，两条 DROP 规则的统计数值不是 0，它们分别在 INPUT 和 OUTPUT 链中。这两条规则实际上是一样的，指的是使用 statistic 模块，进行随机 30% 的丢包。

再观察一下它们的匹配规则。0.0.0.0/0 表示匹配所有的源 IP 和目的 IP，也就是会对所有包都进行随机 30% 的丢包。看起来，这应该就是导致部分丢包的“罪魁祸首”了。

既然找出了原因，接下来的优化就比较简单了。比如，把这两条规则直接删除就可以了。我们可以在容器终端中，执行下面的两条 iptables 命令，删除这两条 DROP 规则：

root@nginx:/# iptables -t filter -D INPUT -m statistic --mode random --probability 0.30 -j DROP
root@nginx:/# iptables -t filter -D OUTPUT -m statistic --mode random --probability 0.30 -j DROP

hping3模拟访问

?

这次输出你可以看到，现在已经没有丢包了，并且延迟的波动变化也很小。看来，丢包问题应该已经解决了。

检查端口状态

到目前为止，我们一直使用的 hping3 工具，只能验证案例 Nginx 的 80 端口处于正常监听状态，却还没有访问 Nginx 的 HTTP 服务。所以，不要匆忙下结论结束这次优化，我们还需要进一步确认，Nginx 能不能正常响应 HTTP 请求。

curl 命令，检查 Nginx 对 HTTP 请求的响应：

[root@hadoop101 yum.repos.d]# curl --max-time 3 http://192.168.56.10
curl: (28) Operation timed out after 3001 milliseconds with 0 out of -1 bytes received
[root@hadoop101 yum.repos.d]#

从 curl 的输出中，你可以发现，这次连接超时了。可是，刚才我们明明用 hping3 验证了端口正常，现在却发现 HTTP 连接超时，是不是因为 Nginx 突然异常退出了呢？

不妨再次运行 hping3 来确认一下：

$ hping3 -c 3 -S -p 80 192.168.0.30
HPING 192.168.0.30 (eth0 192.168.0.30): S set, 40 headers + 0 data bytes
len=44 ip=192.168.0.30 ttl=63 DF id=0 sport=80 flags=SA seq=0 win=5120 rtt=7.8 ms
len=44 ip=192.168.0.30 ttl=63 DF id=0 sport=80 flags=SA seq=1 win=5120 rtt=7.7 ms
len=44 ip=192.168.0.30 ttl=63 DF id=0 sport=80 flags=SA seq=2 win=5120 rtt=3.6 ms
 
--- 192.168.0.30 hping statistic ---
3 packets transmitted, 3 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max = 3.6/6.4/7.8 ms

奇怪，hping3 的结果显示，Nginx 的 80 端口确确实实还是正常状态。这该如何是好呢？别忘了，我们还有个大杀器——抓包操作。看来有必要抓包看看了。

tcpdump

接下来，我们切换回终端一，在容器终端中，执行下面的 tcpdump 命令，抓取 80 端口的包：

root@nginx:/# tcpdump -i eth0 -nn port 80
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
07:31:12.317183 IP 192.168.56.11.49184 > 172.17.0.2.80: Flags [S], seq 1611768987, win 29200, options [mss 1460,sackOK,TS val 1229349728 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
07:31:12.317224 IP 172.17.0.2.80 > 192.168.56.11.49184: Flags [S.], seq 1676587755, ack 1611768988, win 4880, options [mss 256,sackOK,TS val 1217733337 ecr 1229349728,nop,wscale 7], length 0
07:31:12.317536 IP 192.168.56.11.49184 > 172.17.0.2.80: Flags [.], ack 1, win 229, options [nop,nop,TS val 1229349728 ecr 1217733337], length 0
07:31:15.316612 IP 192.168.56.11.49184 > 172.17.0.2.80: Flags [F.], seq 78, ack 1, win 229, options [nop,nop,TS val 1229352729 ecr 1217733337], length 0
07:31:15.316753 IP 172.17.0.2.80 > 192.168.56.11.49184: Flags [.], ack 1, win 40, options [nop,nop,TS val 1217736336 ecr 1229349728,nop,nop,sack 1 {78:79}], length 0

经过这么一系列的操作，从 tcpdump 的输出中，我们就可以看到：

• 前三个包是正常的 TCP 三次握手，这没问题；
• 但第四个包却是在 3 秒以后了，并且还是客户端（VM2）发送过来的 FIN 包，也就说明，客户端的连接关闭了。

我想，根据 curl 设置的 3 秒超时选项，你应该能猜到，这是因为 curl 命令超时后退出了。

也可以把tcpdump的包保存下来，在wireshark中个分析

1、容器中 root@nginx:/# tcpdump -i eth0 -nn port 80 -w nginx48.pcap

2、容器外 [root@hadoop100 /usr/local/src/sysstat-11.5.5]#docker cp nginx:/nginx48.pcap /tmp

TCP 交互的流程图

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这里比较奇怪的是，我们并没有抓取到 curl 发来的 HTTP GET 请求。那么，究竟是网卡丢包了，还是客户端压根儿就没发过来呢？

我们可以重新执行 netstat -i 命令，确认一下网卡有没有丢包问题：

root@nginx:/# netstat -i
Kernel Interface table
Iface      MTU    RX-OK RX-ERR RX-DRP RX-OVR    TX-OK TX-ERR TX-DRP TX-OVR Flg
eth0       100      122      0     84 0            60      0      0      0 BMRU
lo       65536        0      0      0 0             0      0      0      0 LRU

从 netstat 的输出中，你可以看到，接收丢包数（RX-DRP）是 84，果然是在网卡接收时丢包了。不过问题也来了

为什么刚才用 hping3 时不丢包，现在换成 GET 就收不到了呢？

不妨先去查查工具和方法的原理。我们可以对比一下这两个工具：

• hping3 实际上只发送了 SYN 包；(-S 选项)
• 而 curl 在发送 SYN 包后，还会发送 HTTP GET 请求。

HTTP GET ，本质上也是一个 TCP 包，但跟 SYN 包相比，它还携带了 HTTP GET 的数据。(1、这个包是多大呢？ifconfig可以看；2、怎么看是否允许拆包呢？)

那么，通过这个对比，你应该想到了，这可能是 MTU 配置错误导致的。为什么呢？

其实，仔细观察上面 netstat 的输出界面，第二列正是每个网卡的 MTU 值。eth0 的 MTU 只有 100，而以太网的 MTU 默认值是 1500，这个 100 就显得太小了。

当然，MTU 问题是很好解决的，把它改成 1500 就可以了。我们继续在容器终端中，执行下面的命令，把容器 eth0 的 MTU 改成 1500：

?

再次执行curl命令

?

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