这两年Rust火的一塌糊涂，甚至都烧到了前端，再不学习怕是要落伍了。最近翻了翻文档，写了个简单的Ping应用练练手，被所有权折腾的够呛，相比起Golang上手难度大很多，现将开发中的一些问题总结如下，所有源码见ring。
目标
实现一个Ping，功能包含：
命令行解析
实现ICMP协议，pnet包中已经包含了ICMP包定义，可以使用socket2库发送
周期性发送Ping，通过多线程发送，再汇总结果
监听退出信号
命令行解析
系统库std::env::args可以解析命令行参数，但对于一些复杂的参数使用起来比较繁琐，更推荐clap。利用clap的注解，通过结构体定义命令行参数
/// ping but with rust, rust + ping -> ring
#[derive(Parser, Debug, Clone)] // Parser生成clap命令行解析方法
#[command(author, version, about, long_about = None)]
pub struct Args {
/// Count of ping times
#[arg(short, default_value_t = 4)] // short表示开启短命名，默认为第一个字母，可以指定；default_value_t设置默认值
count: u16,
/// Ping packet size
#[arg(short = 's', default_value_t = 64)]
packet_size: usize,
/// Ping ttl
#[arg(short = 't', default_value_t = 64)]
ttl: u32,
/// Ping timeout seconds
#[arg(short = 'w', default_value_t = 1)]
timeout: u64,
/// Ping interval duration milliseconds
#[arg(short = 'i', default_value_t = 1000)]
interval: u64,
/// Ping destination, ip or domain
#[arg(value_parser=Address::parse)] // 自定义解析
destination: Address,
}
clap可以方便的指定参数命名、默认值、解析方法等，运行结果如下
➜ ring git:(main) cargo run -- -h
Compiling ring v0.1.0 (/home/i551329/work/ring)
Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.72s
Running `target/debug/ring -h`
ping but with rust, rust + ping -> ring
Usage: ring [OPTIONS] <DESTINATION>
Arguments:
<DESTINATION> Ping destination, ip or domain
Options:
-c <COUNT> Count of ping times [default: 4]
-s <PACKET_SIZE> Ping packet size [default: 64]
-t <TTL> Ping ttl [default: 64]
-w <TIMEOUT> Ping timeout seconds [default: 1]
-i <INTERVAL> Ping interval duration milliseconds [default: 1000]
-h, --help Print help information
-V, --version Print version information
实现Ping
pnet中提供了ICMP包的定义，socket2可以将定义好的ICMP包发送给目标IP，另一种实现是通过pnet_transport::transport_channel发送原始数据包，但需要过滤结果而且权限要求较高。
首先定义ICMP包
let mut buf = vec![0; self.config.packet_size]; let mut icmp = MutableEchoRequestPacket::new(&mut buf[..]).ok_or(RingError::InvalidBufferSize)?; icmp.set_icmp_type(IcmpTypes::EchoRequest); // 设置为EchoRequest类型 icmp.set_icmp_code(IcmpCodes::NoCode); icmp.set_sequence_number(self.config.sequence + seq_offset); // 序列号 icmp.set_identifier(self.config.id); icmp.set_checksum(util::checksum(icmp.packet(), 1)); // 校验函数
通过socket2发送请求
let socket = Socket::new(Domain::IPV4, Type::DGRAM, Some(Protocol::ICMPV4))?; let src = SocketAddr::new(net::IpAddr::V4(Ipv4Addr::UNSPECIFIED), 0); socket.bind(&src.into())?; // 绑定源地址 socket.set_ttl(config.ttl)?; socket.set_read_timeout(Some(Duration::from_secs(config.timeout)))?; // 超时配置 socket.set_write_timeout(Some(Duration::from_secs(config.timeout)))?; // 发送 socket.send_to(icmp.packet_mut(), &self.dest.into())?;
最后处理相应，转换成pnet中的EchoReplyPacket
let mut mem_buf = unsafe { &mut *(buf.as_mut_slice() as *mut [u8] as *mut [std::mem::MaybeUninit<u8>]) };
let (size, _) = self.socket.recv_from(&mut mem_buf)?;
// 转换成EchoReply
let reply = EchoReplyPacket::new(&buf).ok_or(RingError::InvalidPacket)?;
至此，一次Ping请求完成。
周期性发送
Ping需要周期性的发送请求，比如秒秒请求一次，如果直接通过循环实现，一次请求卡住将影响主流程，必须通过多线程来保证固定周期的发送。
发送请求
let send = Arc::new(AtomicU64::new(0)); // 统计发送次数
let _send = send.clone();
let this = Arc::new(self.clone());
let (sx, rx) = bounded(this.config.count as usize); // channel接受线程handler
thread::spawn(move || {
for i in 0..this.config.count {
let _this = this.clone();
sx.send(thread::spawn(move || _this.ping(i))).unwrap(); // 线程中运行ping，并将handler发送到channel中
_send.fetch_add(1, Ordering::SeqCst); // 发送一次，send加1
if i < this.config.count - 1 {
thread::sleep(Duration::from_millis(this.config.interval));
}
}
drop(sx); // 发送完成关闭channel
});
- thread::spawn可以快速创建线程，但需要注意所有权的转移，如果在线程内部调用方法获取变量，需要通过Arc原子引用计数
- send变量用来统计发送数，原子类型，并且用Arc包裹；this是当前类的Arc克隆，会转移到线程中
- 第一个线程内周期性调用ping()，并且其在单独线程中运行
- 通过bounded来定义channel(类似Golang中的chan)，用来处理结果，发送完成关闭
处理结果
let success = Arc::new(AtomicU64::new(0)); // 定义请求成功的请求
let _success = success.clone();
let (summary_s, summary_r) = bounded(1); // channel来判断是否处理完成
thread::spawn(move || {
for handle in rx.iter() {
if let Some(res) = handle.join().ok() {
if res.is_ok() {
_success.fetch_add(1, Ordering::SeqCst); // 如果handler结果正常，success加1
}
}
}
summary_s.send(()).unwrap(); // 处理完成
});
第二个线程用来统计结果，channel通道取出ping线程的handler，如果返回正常则加1
处理信号
let stop = signal_notify()?; // 监听退出信号
select!(
recv(stop) -> sig => {
if let Some(s) = sig.ok() { // 收到退出信号
println!("Receive signal {:?}", s);
}
},
recv(summary_r) -> summary => { // 任务完成
if let Some(e) = summary.err() {
println!("Error on summary: {}", e);
}
},
);
通过select来处理信号(类似Golang中的select)，到收到退出信号或者任务完成时继续往下执行。
信号处理
Golang中可以很方便的处理信号，但在Rust中官方库没有提供类似功能，可以通过signal_hook与crossbeam_channel实现监听退出信号
fn signal_notify() -> std::io::Result<Receiver<i32>> {
let (s, r) = bounded(1); // 定义channel，用来异步接受退出信号
let mut signals = signal_hook::iterator::Signals::new(&[SIGINT, SIGTERM])?; // 创建信号
thread::spawn(move || {
for signal in signals.forever() { // 如果结果到信号发送到channel中
s.send(signal).unwrap();
break;
}
});
Ok(r) // 返回接受channel
}
其他
很多吐槽人Golang的错误处理，Rust也不遑多让，不过提供了?语法糖，也可以配合anyhow与thiserror来简化错误处理。
验证
Ping域名/IP
ring git:(main) cargo run -- www.baidu.com
PING www.baidu.com(103.235.46.40)
64 bytes from 103.235.46.40: icmp_seq=1 ttl=64 time=255.85ms
64 bytes from 103.235.46.40: icmp_seq=2 ttl=64 time=254.17ms
64 bytes from 103.235.46.40: icmp_seq=3 ttl=64 time=255.41ms
64 bytes from 103.235.46.40: icmp_seq=4 ttl=64 time=256.50ms
--- www.baidu.com ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3257.921ms
测试退出信息，运行中通过Ctrl+C中止
cargo run 8.8.8.8 -c 10
PING 8.8.8.8(8.8.8.8)
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=1 ttl=64 time=4.32ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=2 ttl=64 time=3.02ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=3 ttl=64 time=3.24ms
^CReceive signal 2
--- 8.8.8.8 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2365.104ms
总结
Rust为了安全高效，通过引入所有权来解决GC问题，也带来了许多不便，编程时必须要考虑到变量的声明周期、借用等问题，所有语言都是在方便、性能、安全之间做权衡，要么程序员不方便，要么编译器多做点功。换一个角度来说Bug总是不可避免的，在编译阶段出现总好过运行阶段。
到此这篇关于利用Rust实现一个简单的Ping应用的文章就介绍到这了,更多相关Rust实现Ping内容请搜索好代码网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持好代码网！
