【性能】DNS 解析时快时慢，我该怎么办？

Posted 2023-05-13

参考技术A DNS（Domain Name System），即域名系统，是互联网中最基础的一项服务，主要提供域名和 IP 地址之间映射关系的查询服务。

DNS 不仅方便了人们访问不同的互联网服务，更为很多应用提供了，动态服务发现和全局负载均衡（Global Server Load Balance，GSLB）的机制。这样，DNS 就可以选择离用户最近的 IP 来提供服务。即使后端服务的 IP 地址发生变化，用户依然可以用相同域名来访问。

我们以极客时间的网站 time.geekbang.org 为例，来理解域名的含义。

这个字符串中，最后面的 org 是顶级域名，中间的 geekbang 是二级域名，而最左边的 time 则是三级域名。

如下图所示，注意点（.）是所有域名的根，也就是说所有域名都以点作为后缀，也可以理解为，在域名解析的过程中，所有域名都以点结束。

# host www.baidu.com

# nslookup www.baidu.com

# nslookup  www.baidu.com    8.8.8.8

# dig www.baidu.com

# nslookup -debug time.geekbang.org

# time nslookup time.geekbang.org

#  dig +trace +nodnssec time.geekbang.org

Why option rotate in resolv.conf picks up second nameserver as first every time?

https://access.redhat.com/solutions/1426263

nslookup-OK-but-ping-fail问题处理

https://plantegg.github.io/2019/01/09/nslookup-OK-but-ping-fail

time命令：测量命令的执行时间或者系统资源的使用情况

http://m.biancheng.net/linux/time.html

程序员如何学习和构建网络知识体系

https://plantegg.github.io/2020/05/24/%E7%A8%8B%E5%BA%8F%E5%91%98%E5%A6%82%E4%BD%95%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E5%92%8C%E6%9E%84%E5%BB%BA%E7%BD%91%E7%BB%9C%E7%9F%A5%E8%AF%86%E4%BD%93%E7%B3%BB

计算机网络 DNS解析命令汇总

前言

本文参考倪朋飞老师的DNS 解析时快时慢，该怎么办文章，结合
DNS服务介绍和ICMP协议 ping和traceroute介绍这两篇文章，能对DNS从理论到具体解析流程有个理解。

DNS各种命令介绍

• DNS 协议在 TCP/IP 栈中属于应用层，不过实际传输还是基于 UDP 或者 TCP 协议（UDP 居多） ，并且域名服务器一般监听在端口 53 上。

• DNS 服务通过资源记录的方式，来管理所有数据，它支持 A、CNAME、MX、NS、PTR 等多种类型的记录。
  参考DNS各项记录：
  A 记录，是指定域名对应的IP地址。；
  CNAME记录，别名记录，允许您将多个名字映射到同一台计算机；
  NS 记录，是域名服务器记录，用来指定该域名由哪个DNS服务器来进行解析。
  AAAA记录： 将主机名（或域名）指向一个IPv6地址，需要添加AAAA记录；

• 执行cat /etc/resolv.conf命令，查询系统配置的DNS 服务器；
  系统必须要配置 DNS 服务器，这样才可以通过域名来访问外部服务：

$ cat /etc/resolv.conf
nameserver 192.168.4.251
nameserver 172.20.64.240

• 执行nslookup命令，可以查询到这个域名的 A 记录

~ nslookup www.baidu.com                
Server:		192.168.4.251
Address:	192.168.4.251#53

Non-authoritative answer:
www.baidu.com	canonical name = www.a.shifen.com.
Name:	www.a.shifen.com
Address: 110.242.68.3  // A 记录
Name:	www.a.shifen.com
Address: 110.242.68.4 // A 记录

• 执行dig命令，可以展示递归查询的整个过程
  输出里展示的各级域名的 NS 记录，其实就是各级域名服务器的地址，可以更清楚 DNS 解析的过程；
  它执行 DNS 搜索，显示从受请求的域名服务器返回的答复；可以利用 dig 作为 DNS 问题的故障诊断，因为它灵活性好、易用、输出清晰。
  第一部分显示 dig 命令的版本和输入的参数。
  第二部分显示服务返回的一些技术详情，比较重要的是 status。如果 status 的值为 NOERROR 则说明本次查询成功结束。
  第三部分中的 “QUESTION SECTION” 显示我们要查询的域名。
  第四部分的 “ANSWER SECTION” 是查询到的结果。
  第五部分则是本次查询的一些统计信息，比如用了多长时间，查询了哪个 DNS 服务器，在什么时间进行的查询等等。

 ~ dig www.baidu.com
// 第一部分
; <<>> DiG 9.10.6 <<>> www.baidu.com
;; global options: +cmd 
// 第二部分
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 29880，
;; flags: qr rd ra; QUERY: 1, ANSWER: 3, AUTHORITY: 13, ADDITIONAL: 27
//第三部分
;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096
;; QUESTION SECTION:
;www.baidu.com.			IN	A
//第四部分
;; ANSWER SECTION:
www.baidu.com.		52	IN	CNAME	www.a.shifen.com.
www.a.shifen.com.	209	IN	A	110.242.68.3
www.a.shifen.com.	209	IN	A	110.242.68.4

;; AUTHORITY SECTION:
com.			133139	IN	NS	b.gtld-servers.net.
com.			133139	IN	NS	j.gtld-servers.net.
com.			133139	IN	NS	c.gtld-servers.net.
com.			133139	IN	NS	h.gtld-servers.net.
com.			133139	IN	NS	i.gtld-servers.net.
com.			133139	IN	NS	l.gtld-servers.net.
com.			133139	IN	NS	f.gtld-servers.net.
com.			133139	IN	NS	a.gtld-servers.net.
com.			133139	IN	NS	m.gtld-servers.net.
com.			133139	IN	NS	e.gtld-servers.net.
com.			133139	IN	NS	d.gtld-servers.net.
com.			133139	IN	NS	g.gtld-servers.net.
com.			133139	IN	NS	k.gtld-servers.net.

;; ADDITIONAL SECTION:
a.gtld-servers.net.	2901	IN	A	192.5.6.30
a.gtld-servers.net.	10065	IN	AAAA	2001:503:a83e::2:30
b.gtld-servers.net.	83957	IN	A	192.33.14.30
b.gtld-servers.net.	2320	IN	AAAA	2001:503:231d::2:30
c.gtld-servers.net.	83397	IN	A	192.26.92.30
c.gtld-servers.net.	145158	IN	AAAA	2001:503:83eb::30
d.gtld-servers.net.	16584	IN	A	192.31.80.30
d.gtld-servers.net.	133139	IN	AAAA	2001:500:856e::30
e.gtld-servers.net.	82924	IN	A	192.12.94.30
e.gtld-servers.net.	60534	IN	AAAA	2001:502:1ca1::30
f.gtld-servers.net.	83959	IN	A	192.35.51.30
f.gtld-servers.net.	60853	IN	AAAA	2001:503:d414::30
g.gtld-servers.net.	17022	IN	A	192.42.93.30
g.gtld-servers.net.	133139	IN	AAAA	2001:503:eea3::30
h.gtld-servers.net.	82708	IN	A	192.54.112.30
h.gtld-servers.net.	60431	IN	AAAA	2001:502:8cc::30
i.gtld-servers.net.	14862	IN	A	192.43.172.30
i.gtld-servers.net.	60431	IN	AAAA	2001:503:39c1::30
j.gtld-servers.net.	84156	IN	A	192.48.79.30
j.gtld-servers.net.	133139	IN	AAAA	2001:502:7094::30
k.gtld-servers.net.	21663	IN	A	192.52.178.30
k.gtld-servers.net.	60853	IN	AAAA	2001:503:d2d::30
l.gtld-servers.net.	16592	IN	A	192.41.162.30
l.gtld-servers.net.	87523	IN	AAAA	2001:500:d937::30
m.gtld-servers.net.	58701	IN	A	192.55.83.30
m.gtld-servers.net.	133139	IN	AAAA	2001:501:b1f9::30
// 第五部分
;; Query time: 167 msec
;; SERVER: 192.168.4.251#53(192.168.4.251)
;; WHEN: Thu Jul 08 10:58:31 CST 2021
;; MSG SIZE  rcvd: 897

DNS优化方法

• 可以把主机名和 IP 地址的映射关系，写入本机的 /etc/hosts 文件中。这样，指定的主机名就可以在本地直接找到目标 IP。可以作为优化dns解析的手段；

• 对 DNS 解析的结果进行缓存。缓存是最有效的方法，但要注意，一旦缓存过期，还是要去 DNS 服务器重新获取新记录。不过，这对大部分应用程序来说都是可接受的。

• 对 DNS 解析的结果进行预取。这是浏览器等 Web 应用中最常用的方法，也就是说，不等用户点击页面上的超链接，浏览器就会在后台自动解析域名，并把结果缓存起来。

• 使用 HTTPDNS 取代常规的 DNS 解析。这是很多移动应用会选择的方法，特别是如今域名劫持普遍存在，使用 HTTP 协议绕过链路中的 DNS 服务器，就可以避免域名劫持的问题。

• 基于 DNS 的全局负载均衡（GSLB）。这不仅为服务提供了负载均衡和高可用的功能，还可以根据用户的位置，返回距离最近的 IP 地址。

DNS解析为何使用UDP协议

• 区域传送时使用TCP
  DNS的规范规定了2种类型的DNS服务器，一个叫主DNS服务器，一个叫辅助DNS服务器。在一个区中主DNS服务器从自己本机的数据文件中读取该区的DNS数据信息，而辅助DNS服务器则从区的主DNS服务器中读取该区的DNS数据信息。当一个辅助DNS服务器启动时，它需要与主DNS服务器通信，并加载数据信息，这就叫做区传送（zone transfer）。
  辅域名服务器会定时（一般时3小时）向主域名服务器进行查询以便了解数据是否有变动。如有变动，则会执行一次区域传送，进行数据同步。区域传送将使用TCP而不是UDP，因为数据同步传送的数据量比一个请求和应答的数据量要多得多。

• 客户端向DNS服务器查询域名使用UDP；
  DNS需要优先解决的快速查询，以及减少对DNS服务器的压力。
  如果使用TCP查询DNS，需要三次握手＋一次查询RTT＋四次挥手。而用UDP查询，只需要1RTT，当然如果发生超时丢包，重传就是了，使用UDP对服务器的压力也小很多。另外你也可以试想下TCP丢包的场景，也是需要重传的，只是这部分的功能，被包括在了TCP协议里面。

参考：
DNS为什么既使用TCP又使用UDP？
为什么DNS使用UDP而不是TCP？