Linux 下監控指定進程網絡帶寬：原理與實現

核心思路：/proc 文件系統 + libpcap 抓包

需求：Python 監控特定 PID 的網絡流量。Python 無現成庫，參考 nethogs (C++) 實現原理。

步驟 1：獲取進程持有的 Socket Inode

進程打開的文件描述符位於 /proc//fd/，Socket 表現為符號鏈接指向 socket:[inode]：

ls -l /proc/7140/fd/lrwx------ 1 user user 64 Jan 1 00:00 4 -> socket:[23045]lrwx------ 1 user user 64 Jan 1 00:00 5 -> socket:[23046]

提取 inode：23045, 23046。

步驟 2：映射 Inode 到網絡連接四元組

內核導出 /proc/net/tcp (及 tcp6/udp/udp6)，每行含 inode 字段：

cat /proc/net/tcp sl  local_address  rem_address  st tx_queue rx_queue tr tm->when retrnsmt uid timeout inode...  0: 0100007F:1F90 00000000:0000 0A 00000000:00000000 00:00000000 00000000  1000 0 5416572 1 ffff8800... 23045...

匹配 inode 即得 本地IP:端口 <-> 遠端IP:端口 及協議狀態。

步驟 3：流量統計 —— libpcap 旁路抓包

• 開啟混雜模式捕獲網卡數據幀。
• 解析以太網/IP/TCP/UDP 頭，提取四元組。
• 與步驟 2 獲得的連接集合匹配，累加 IP 總長度 統計上下行字節數。
• 定時輸出或推送至 Python（通過 C 擴展模塊）。

工程落地

• C++ 實現核心邏輯（/proc 解析 + libpcap 回調）。
• 封裝為 Python C Extension (processNet)：pip install processNet 或 GitHub 源碼。
• Python 調用：

  import processNetmonitor = processNet.ProcessMonitor(pid=7140)for stats in monitor.iter_stats(interval=1):    print(f"PID {stats.pid}: RX={stats.rx_bytes} TX={stats.tx_bytes}")

優缺點與替代方案

生產環境建議優先考慮 eBPF 方案（如 bpftrace -e 'tracepoint:net:net_dev_xmit /pid==1234/ @[comm]=count()'）。