UDP 端口探测及shell重定向
需求背景
需要检测服务的某个UDP的端口是否正常。
分析
UDP是一种无状态，无连接的协议，这一知识点牢记我心，所以第一反应就是这探测没办法做了。只能从其他层面想办法，比如说服务增加一个状态检查的rest接口。通过检查rest接口的状态来判断对应的UDP端口的状态。
直到我终于了解到，原来，不仅仅是TCP，当UDP端口未开启监听时，操作系统也会发送ICMP端口不可达报文。ICMP并不是UDP的一部分, 所以这和UDP是无连接，无状态的协议这一说法并不矛盾。之前真是一知半解啊。
方案
总共两步：
- ping对应IP检测对应IP是否正常。
约束：对应节点不能关闭ping响应。防火墙不能过滤ICMP 请求和响应报文 - 发送一个内容为空的UDP报文：
1）如果收到了ICMP端口不可达的回复。则认为端口关闭。
2）如果未收到ICMP端口不可达报文。则有两种可能：
I）端口正常。不回复。
约束：UDP端口对应的程序要能够处理报文内容为空的报文。
II) 防火墙过滤掉了ICMP端口不可达报文
约束：
操作系统不能过滤ICMP端口不可达报文
本身处于同一个局域网，报文传输过程中应该是不会经过防火墙的。
备注：
由于和待检测的节点处于同一个局域网，所以以上约束都是可以实施的。
由于UDP协议本身的不可靠，所以，可以考虑探测多次，只要有一次不成功则认为不成功。
实现
python
有人提供了一个基于python的解决方案：
- 启动抓包程序。
- 发送内容为空UDP报文。
- 判断一定时间内是否抓到对应的ICMP端口不可达报文。
此方案通过抓包的方式实现，显然不够优雅。直觉告诉我，显然应该有更优雅的解决方案。
更重要的是，交付的版本层面上来说，由于涉及到python2和python3的切换，以及如果项目中使用python脚本之后，就需要增加对应的安全扫描之类的工作。总体来说，如果使用python脚本，会增大版本层面的工作量。
java
前段时间，在看这篇文章的时候，看到了这样一段话：
这个ICMP错误消息虽然不属于telnet引发的TCP流，但它跟该TCP流却是RELATED的，而RELATED的流会继承原始流的conntrack结构体表项，这就是问题的根本，如果缺失了这个细节，就会带来错误的判断。
结合现在遇到的问题，我想到，我们在使用tcp的socket连接时，接收到的connection refused信息就是由于操作系统接收到了ICMP端口不可达报文。所以说，这个TCP流收发的ICMP报文，被操作系统送到了同一个socket。
而我们在使用UDP的时候，也是使用的socket连接的，那么UDP是不是也是同样的情况呢？
查找了一番，果然如此。只不过UDP稍微特殊一点:
- 需要明确调用bind()函数
- 并且发送报文的时候不会直接抛出错误，而是在接收报文的时候返回PortUnreachableException
这个方案显然是比python脚本抓包要优雅一些了。但是：
- 还需先检测IP是否能ping通，java代码显然不太方便。
- 等待可能需要设置一定的超时时间，所以可能需要新开线程去处理。
- java代码产生的结果最终需要传递给keepalived, 比较麻烦。
shell脚本
既然java的socket能够搞定这个问题，那么shell脚本的socket能不能搞定这个问题呢？如果能够搞定的话，shell脚本应该就是一个比较优雅的解决方案了。
shell提供了一种建立TCP/UDP连接的方法：
/dev/udp/host/port
/dev/tcp/host/port
所以，直接重定向当前shell的一个文件描述符到对应的ip/端口：
exec 8<>/dev/udp/10.0.2.15/12345
就相当于建立一个UDP socket。
发送报文：
echo "" >&8
抓包结果：
00:48:18.291124 IP 10.0.2.15.40371 > 10.0.2.15.12345: UDP, length 1
00:48:18.291145 IP 10.0.2.15 > 10.0.2.15: ICMP 10.0.2.15 udp port 12345 unreachable, length 37
由于UDP的无连接性，命令返回的结果依然为成功。
从对应的文件描述符中读取状态：
root@debian2:~# cat <&8
cat: -: Connection refused
当然，直接往流中再次写入数据，也会得到同样的错误：
root@debian2:~# exec 8<>/dev/udp/10.0.2.15/12345
root@debian2:~# echo "" >&8
root@debian2:~# echo "" >&8
-bash: echo: write error: Connection refused
使用完毕之后，关闭对应的流：
exec 8>&-
参考：
bash shell 连接socket
Bash One-Liners Explained, Part III: All about redirections