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Commit 544f8bb

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ops/network-service/dns: Start writing
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‎docs/ops/network-service/dns.md‎

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icon: material/dns
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---
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5+
# DNS
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7+
!!! note "主要作者"
8+
9+
[@taoky][taoky]
10+
11+
!!! warning "本文编写中"
12+
13+
DNS 是网络最重要的组件之一。如果 DNS 出现问题，那么可能会以非预期的方式把其他的东西一起弄坏，甚至在不少「高可用」的场景下，DNS 故障也可能会让整个集群出现问题。以至于有人写[俳句](https://dnshaiku.com/)如下：
14+
15+
> It’s not DNS
16+
>
17+
> There’s no way it’s DNS
18+
>
19+
> It was DNS.
20+
21+
以下分别介绍在 Linux 客户端和服务端，DNS 相关的配置和使用方法。
22+
23+
## 客户端 {#client}
24+
25+
说到 DNS，你可能首先想到的是 `/etc/resolv.conf` 文件，可以像这样配置使用的 DNS 服务器：
26+
27+
```text
28+
nameserver 8.8.8.8
29+
```
30+
31+
事实上，上面的知识对解决一部分 DNS 问题已经足够了。但是很多时候事情没有那么简单：
32+
33+
- nsswitch.conf 是什么东西？
34+
- 为什么我的 resolv.conf 写的是 127.0.0.53？
35+
- 为什么 Alpine 容器的 DNS 行为好像不太一样？
36+
37+
为了解决这些疑难杂症，我们就需要完整了解 Linux 下 DNS 解析的相关组件。
38+
39+
### C 库提供的 DNS 解析接口 {#libc-dns}
40+
41+
在最早期的时候，C 运行时库提供 [`gethostbyname()`][gethostbyname.3] 和 [`gethostbyaddr()`][gethostbyname.3] 函数来进行 DNS 解析：
42+
43+
```c
44+
// 获取 example.com 解析的 IP
45+
struct hostent host_1 = gethostbyname("example.com");
46+
// 地址在 he->h_addr_list 列表中
47+
48+
// 获取 1.1.1.1 对应的域名
49+
const char *ip_str = "1.1.1.1";
50+
struct in_addr ip;
51+
inet_aton(ip_str, &ip);
52+
struct hostent host_2 = gethostbyaddr(&ip, sizeof(ip), AF_INET);
53+
// 域名在 he->h_name 中
54+
```
55+
56+
!!! tip "从 IP 反查域名"
57+
58+
很多人对 DNS 的理解仅限于「从域名查 IP」（A 记录和 AAAA 记录），但 DNS 也支持「从 IP 查域名」（PTR 记录）。例如对上面 1.1.1.1 的域名的查询，可以先构造出 `1.1.1.1.in-addr.arpa` 这个域名，然后查询这个域名的 PTR 记录。
59+
60+
PTR 记录由 IP 的所有者（ISP/云服务商等）负责维护。
61+
62+
但是 `gethostbyname` 和 `gethostbyaddr` 这两个函数已经过时了——`gethostbyname` 不支持 IPv6（AAAA），而且这两个函数都不是线程安全的。因此现代 POSIX 标准引入了 [`getaddrinfo()`][getaddrinfo.3]（有时候也简称为 gai）和 [`getnameinfo()`][getnameinfo.3] 函数来替代它们：
63+
64+
```c
65+
// 获取 example.com 解析的 IP
66+
struct addrinfo hints, *res;
67+
memset(&hints, 0, sizeof(hints));
68+
hints.ai_family = AF_UNSPEC; // IPv4 + IPv6
69+
hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
70+
int ret_1 = getaddrinfo("example.com", NULL, &hints, &res);
71+
// 地址在 res 链表中
72+
73+
// 获取 1.1.1.1 对应的域名
74+
struct sockaddr_in sa;
75+
char hostname[NI_MAXHOST];
76+
memset(&sa, 0, sizeof(sa));
77+
sa.sin_family = AF_INET;
78+
sa.sin_port = htons(53);
79+
inet_pton(AF_INET, "1.1.1.1", &sa.sin_addr);
80+
int ret_2 = getnameinfo((struct sockaddr *)&sa, sizeof(sa),
81+
hostname, sizeof(hostname), NULL, 0, 0);
82+
// 域名在 hostname 中
83+
```
84+
85+
不同的 C 运行时库对 DNS 会采取不同的解析方式。以下介绍 Linux 下最流行的两种 C 运行时库：glibc 和 musl。
86+
87+
#### glibc
88+
89+
glibc 会使用一套复杂的逻辑来决定如何解析用户提供的域名。其 [`getaddrinfo()`](https://elixir.bootlin.com/glibc/glibc-2.42.9000/source/nss/getaddrinfo.c#L2286) 的内部实现调用了 [`gaih_inet()`](https://elixir.bootlin.com/glibc/glibc-2.42.9000/source/nss/getaddrinfo.c#L1134) 函数执行实际的解析工作。简单来讲，这个函数会：
90+
91+
1. 尝试从 nscd 缓存中获取结果（如果编译期启用了相关支持）
92+
2. 如果 nscd 缓存没有结果，那么就根据 `/etc/nsswitch.conf` 文件中的配置，依次使用不同的 NSS（Name Service Switch）模块来解析域名
93+
94+
在 `gaih_inet()` 完成后，`getaddrinfo()` 会根据 [RFC 3484](https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc3484) 的规则，对返回的结果进行排序，然后返回给用户。
95+
96+
##### nscd
97+
98+
[nscd][nscd.8]（Name Service Cache Daemon）是 glibc 提供的用于缓存 DNS 等结果的服务。如果你在 Debian 下尝试对使用 glibc DNS 查询的程序 `strace` 的话，你会发现 glibc 会尝试连接 `/var/run/nscd/socket`：
99+
100+
```text
101+
socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM|SOCK_CLOEXEC|SOCK_NONBLOCK, 0) = 3
102+
connect(3, {sa_family=AF_UNIX, sun_path="/var/run/nscd/socket"}, 110) = -1 ENOENT (No such file or directory)
103+
close(3) = 0
104+
socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM|SOCK_CLOEXEC|SOCK_NONBLOCK, 0) = 3
105+
connect(3, {sa_family=AF_UNIX, sun_path="/var/run/nscd/socket"}, 110) = -1 ENOENT (No such file or directory)
106+
close(3) = 0
107+
```
108+
109+
尽管 Debian 的 glibc 仍然还有 nscd 的支持，但是其他一些发行版，例如 [Fedora](https://fedoraproject.org/wiki/Changes/RemoveNSCD)、[Arch Linux](https://gitlab.archlinux.org/archlinux/packaging/packages/glibc/-/blob/bb99fc244e3d1404c3d5fdd2d205bfe4bb6080bd/PKGBUILD#L57) 等都移除了 nscd 的支持，因为：
110+
111+
- nscd [bug 较多](https://fedoraproject.org/wiki/Changes/DeprecateNSCD#Benefit_to_Fedora)，[不太稳定](https://jameshfisher.com/2018/02/05/dont-use-nscd/)。
112+
- nscd 除了缓存 DNS 以外的部分（缓存用户信息等）已经被 sssd（System Security Services Daemon）代替了。
113+
- nscd 强绑定了 glibc，并且不适用于容器化场景（你需要把 `/var/run/nscd/socket` 给 bind mount 进容器，有些太疯狂了）。
114+
- 本地运行的 DNS 缓存服务（例如 systemd-resolved、dnsmasq 等）已经可以很好地完成 DNS 缓存的功能。
115+
116+
因此这里也不推荐使用 nscd。
117+
118+
##### NSS
119+
120+
121+
122+
#### musl
123+
124+
## 服务端 {#server}

‎includes/man.md‎

Lines changed: 3 additions & 0 deletions
Original file line numberDiff line numberDiff line change
@@ -30,6 +30,8 @@
3030
<!-- man 3 -->
3131

3232
[getaddrinfo.3]: https://man7.org/linux/man-pages/man3/getaddrinfo.3.html
33+
[gethostbyname.3]: https://man7.org/linux/man-pages/man3/gethostbyname.3.html
34+
[getnameinfo.3]: https://man7.org/linux/man-pages/man3/getnameinfo.3.html
3335

3436
<!-- man 4 -->
3537

@@ -89,6 +91,7 @@ Do not link to a "generic" man page for these commands -->
8991
[iptables-extensions.8]: https://www.man7.org/linux/man-pages/man8/iptables-extensions.8.html
9092
[logrotate.8]: https://linux.die.net/man/8/logrotate
9193
[mount.8]: https://man7.org/linux/man-pages/man8/mount.8.html
94+
[nscd.8]: https://man7.org/linux/man-pages/man8/nscd.8.html
9295
[sg_unmap.8]: https://linux.die.net/man/8/sg_unmap
9396
[sg_write_same.8]: https://linux.die.net/man/8/sg_write_same
9497
[smartctl.8]: https://linux.die.net/man/8/smartctl

‎mkdocs.yml‎

Lines changed: 1 addition & 0 deletions
Original file line numberDiff line numberDiff line change
@@ -125,6 +125,7 @@ nav:
125125
- ops/network-service/index.md
126126
- 网络时间同步: ops/network-service/ntp.md
127127
- 隧道组网: ops/network-service/intranet.md
128+
- DNS: ops/network-service/dns.md
128129
- Nginx 服务器: ops/network-service/nginx.md
129130
- Zeroconf: ops/network-service/zeroconf.md
130131
- 数据库:

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