windows10网络配置文件 (windows10网络配置文件怎么设置)

作者:翟贺龙

一、背景

在计算机领域,涉及性能优化动作时首先应被考虑的原则之一便是使用缓存,合理的数据缓存机制能够带来以下收益:

1.缩短数据获取路径,热点数据就近缓存以便后续快速读取,从而明显提升处理效率;

2.降低数据远程获取频次,缓解后端数据服务压力、减少前端和后端之间的网络带宽成本;

从 CPU 硬件的多级缓存设计,到浏览器快速展示页面,再到大行其道的 CDN、云存储网关等商业产品,处处应用了缓存理念。

在公网领域,如操作系统、浏览器和移动端 APP 等成熟产品所具备的缓存机制,极大的消解了网络提供商如电信移动联通、内容提供商如各大门户平台和 CDN 厂商直面的服务压力,运营商的 DNS 才能从容面对每秒亿万级的 DNS 解析,网络设备集群才能轻松承担每秒 Tbit 级的互联网带宽,CDN 平台才能快速处理每秒亿万次的请求。

面对公司目前庞大且仍在不断增长的的域名接入规模,笔者所在团队在不断优化集群架构、提升 DNS 软件性能的同时,也迫切需要推动各类客户端环境进行域名解析请求机制的优化,因此,特组织团队成员调研、编写了这篇指南文章,以期为公司、客户及合作方的前端开发运维人员给出合理建议,优化 DNS 整体请求流程,为业务增效。

本文主要围绕不同业务和开发语言背景下,客户端本地如何实现 DNS 解析记录缓存进行探讨,同时基于笔者所在团队对 DNS 本身及公司网络环境的掌握,给出一些其他措施,最终致力于客户端一侧的 DNS 解析请求规范化。

二、名词解释1. 客户端

本文所述客户端,泛指所有主动发起网络请求的对象,包括但不限于服务器、PC、移动终端、操作系统、命令行工具、脚本、服务软件、用户 APP 等。

2. DNS

Domain Name System(Server/Service),域名系统(服务器/服务),可理解为一种类数据库服务;

客户端同服务端进行网络通信,是靠 IP 地址识别对方;而作为客户端的使用者,人类很难记住大量 IP 地址,所以发明了易于记忆的域名如 www.jd.com,将域名和 IP 地址的映射关系,存储到 DNS 可供客户端查询;

客户端只有通过向 DNS 发起域名解析请求从而获取到服务端的 IP 地址后,才能向 IP 地址发起网络通信请求,真正获取到域名所承载的服务或内容。

参考:域名系统 ?域名解析流程?

3. LDNS

Local DNS,本地域名服务器;公网接入环境通常由所在网络供应商自动分配(供应商有控制权,甚至可作 DNS 劫持,即篡改解析域名得到的 IP),内网环境由 IT 部门设置自动分配;

通常 Unix、类Unix、MacOS系统可通过 /etc/resolv.conf 查看自己的 LDNS,在 nameserver 后声明,该文件亦支持用户自助编辑修改,从而指定 LDNS,如公网常见的公共 DNS 如谷歌 DNS、114DNS 等;纯内网环境通常不建议未咨询IT部门的情况下擅自修改,可能导致服务不可用;可参考 man resolv.conf 指令结果。

当域名解析出现异常时,同样应考虑 LDNS 服务异常或发生解析劫持情况的可能。

参考:windows系统修改TCP/IP设置(含DNS);

4. hosts

DNS 系统可以动态的提供域名和IP的映射关系,普遍存在于各类操作系统的hosts文件则是域名和IP映射关系的静态记录文件,且通常 hosts 记录优先于 DNS 解析,即本地无缓存或缓存未命中时,则优先通过 hosts 查询对应域名记录,若 hosts 无相关映射,则继续发起 DNS 请求。关于 Linux 环境下此逻辑的控制,请参考下文 C/C++ 语言 DNS 缓存介绍部分。

所以在实际工作中,常利用上述默认特性,将特定域名和特定 IP 映射关系写到 hosts 文件中(俗称“固定 hosts”),用于绕开 DNS 解析过程,对目标 IP 作针对性访问(其效果与 curl 的-x选项,或 wget 的 -e 指定 proxy 选项,异曲同工);

5. TTL

Time-To-Live,生存时间值,此概念在多领域适用且可能有不同意义。

本文涉及到 TTL 描述均针对数据缓存而言,可直白理解为已缓存数据的“有效期”,从数据被缓存开始计,在缓存中存在时长超过 TTL 规定时长的数据被视为过期数据,数据被再次调用时会立刻同权威数据源进行有效性确认或重新获取。

因缓存机制通常是被动触发和更新,故在客户端的缓存有效期内,后端原始权威数据若发生变更,客户端不会感知,表现为业务上一定程度的数据更新延迟、缓存数据与权威数据短时不一致。

对于客户端侧 DNS 记录的缓存 TTL,我们建议值为 60s;同时如果是低敏感度业务比如测试、或域名解析调整不频繁的业务,可适当延长,甚至达到小时或天级别;

三、DNS 解析优化建议1. 各语言网络库对 DNS 缓存的支持调研

以下调研结果,推荐开发人员参考,以实现自研客户端 DNS 缓存。各开发语言对 DNS 缓存支持可能不一样,在此逐个分析一下。

C/C++ 语言(1)glibc 的 getaddrinfo 函数

Linux环境下的 glibc 库提供两个域名解析的函数:gethostbyname 函数和 getaddrinfo 函数,gethostbyname 是曾经常用的函数,但是随着向 IPv6 和线程化编程模型的转移,getaddrinfo 显得更有用,因为它既解析 IPv6 地址,又符合线程安全,推荐使用 getaddrinfo 函数。

函数原型:

int getaddrinfo( const char *node, const char *service, const struct addrinfo *hints, struct addrinfo **res);

getaddrinfo 函数是比较底层的基础库函数,很多开发语言的域名解析函数都依赖这个函数,因此我们在此介绍一下这个函数的处理逻辑。通过 strace 命令跟踪这个函数系统调用。


1)查找 nscd 缓存(nscd 介绍见后文)

我们在 linux 环境下通过 strace 命令可以看到如下的系统调用

//连接nscdsocket(PF_LOCAL, SOCK_STREAM|SOCK_CLOEXEC|SOCK_NONBLOCK, 0) = 3connect(3, {sa_family=AF_LOCAL, sun_path="/var/run/nscd/socket"}, 110) = -1 ENOENT (No such file or directory)close(3)

通过 unix socket 接口"/var/run/nscd/socket"连接nscd服务查询DNS缓存。

2)查询 /etc/hosts 文件

如果nscd服务未启动或缓存未命中,继续查询hosts文件,我们应该可以看到如下的系统调用

//读取 hosts 文件open("/etc/host.conf", O_RDONLY) = 3fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=9, ...}) = 0...open("/etc/hosts", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3fcntl(3, F_GETFD) = 0x1 (flags FD_CLOEXEC)fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=178, ...}) = 0

3)查询 DNS 服务

从 /etc/resolv.conf 配置中查询到 DNS 服务器(nameserver)的IP地址,然后做 DNS 查询获取解析结果。我们可以看到如下系统调用

//获取 resolv.conf 中 DNS 服务 IPopen("/etc/resolv.conf", O_RDONLY) = 3fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=25, ...}) = 0mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7fef2abee000read(3, "nameserver 114.114.114.114\n\n", 4096) = 25...//连到 DNS 服务,开始 DNS 查询connect(3, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(53), sin_addr=inet_addr("114.114.114.114")}, 16) = 0poll([{fd=3, events=POLLOUT}], 1, 0) = 1 ([{fd=3, revents=POLLOUT}])

而关于客户端是优先查找 /etc/hosts 文件,还是优先从 /etc/resolv.conf 中获取 DNS 服务器作查询解析,是由 /etc/nsswitch.conf 控制:

#/etc/nsswitch.conf 部分配置...#hosts: db files nisplus nis dnshosts: files dns...

实际通过 strace 命令可以看到,系统调用 nscd socket 之后,读取 /etc/resolv.conf 之前,会读取该文件

newfstatat(AT_FDCWD, "/etc/nsswitch.conf", {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=510, ...}, 0) = 0...openat(AT_FDCWD, "/etc/nsswitch.conf", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3

4)验证

#include <sys/socket.h>#include <netdb.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <arpa/inet.h>#include <unistd.h>int gethostaddr(char * name);int main(int argc, char *argv[]){ if (argc != 2) { fprintf(stderr, "%s $host", argv[0]); return -1; } int i = 0; for(i = 0; i < 5; i++) { int ret = -1; ret = gethostaddr(argv[1]); if (ret < 0) { fprintf(stderr, "%s $host", argv[0]); return -1; } //sleep(5); } return 0;}int gethostaddr(char* name){ struct addrinfo hints; struct addrinfo *result; struct addrinfo *curr; int ret = -1; char ipstr[INET_ADDRSTRLEN]; struct sockaddr_in *ipv4; memset(&hints, 0, sizeof(struct addrinfo)); hints.ai_family = AF_INET; hints.ai_socktype = SOCK_STREAM; ret = getaddrinfo(name, NULL, &hints, &result); if (ret != 0) { fprintf(stderr, "getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(ret)); return ret; } for (curr = result; curr != NULL; curr = curr->ai_next) { ipv4 = (struct sockaddr_in *)curr->ai_addr; inet_ntop(curr->ai_family, &ipv4->sin_addr, ipstr, INET_ADDRSTRLEN); printf("ipaddr:%s\n", ipstr); } freeaddrinfo(result); return 0;}

综上分析,getaddrinfo 函数结合 nscd ,是可以实现 DNS 缓存的。

(2)libcurl 库的域名解析函数

libcurl 库是 c/c++ 语言下,客户端比较常用的网络传输库,curl 命令就是基于这个库实现。这个库也是调用 getaddrinfo 库函数实现 DNS 域名解析,也是支持 nscd DNS 缓存的。

intCurl_getaddrinfo_ex(const char *nodename, const char *servname, const struct addrinfo *hints, Curl_addrinfo **result){ ... error = getaddrinfo(nodename, servname, hints, &aihead); if(error) return error; ...}Java

Java 语言是很多公司业务系统开发的主要语言,通过编写简单的 HTTP 客户端程序测试验证 Java 的网络库是否支持 DNS 缓存。测试验证了 Java 标准库中 HttpURLConnection 和 Apache httpcomponents-client 这两个组件。

(1)Java 标准库 HttpURLConnection

import java.io.BufferedReader;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;import java.io.OutputStream;import java.net.HttpURLConnection;import java.net.URL;public class HttpUrlConnectionDemo { public static void main(String[] args) throws Exception { String urlString = "http://example.my.com/"; int num = 0; while (num < 5) { URL url = new URL(urlString); HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection(); conn.setRequestMethod("GET"); conn.setDoOutput(true); OutputStream os = conn.getOutputStream(); os.flush(); os.close(); if (conn.getResponseCode() == HttpURLConnection.HTTP_OK) { InputStream is = conn.getInputStream(); BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(is)); StringBuilder sb = new StringBuilder(); String line; while ((line = reader.readLine()) != null) { sb.append(line); } System.out.println("rsp:" + sb.toString()); } else { System.out.println("rsp code:" + conn.getResponseCode()); } num++; } }}

测试结果显示 Java 标准库 HttpURLConnection 是支持 DNS 缓存,5 次请求中只有一次 DNS 请求。

(2)Apache httpcomponents-client

import java.util.ArrayList;import java.util.List;import org.apache.hc.client5.http.classic.methods.HttpGet;import org.apache.hc.client5.http.entity.UrlEncodedFormEntity;import org.apache.hc.client5.http.impl.classic.CloseableHttpClient;import org.apache.hc.client5.http.impl.classic.CloseableHttpResponse;import org.apache.hc.client5.http.impl.classic.HttpClients;import org.apache.hc.core5.http.HttpEntity;import org.apache.hc.core5.http.NameValuePair;import org.apache.hc.core5.http.io.entity.EntityUtils;import org.apache.hc.core5.http.message.BasicNameValuePair;public class QuickStart { public static void main(final String[] args) throws Exception { int num = 0; while (num < 5) { try (final CloseableHttpClient httpclient = HttpClients.createDefault()) { final HttpGet httpGet = new HttpGet("http://example.my.com/"); try (final CloseableHttpResponse response1 = httpclient.execute(httpGet)) { System.out.println(response1.getCode() + " " + response1.getReasonPhrase()); final HttpEntity entity1 = response1.getEntity(); EntityUtils.consume(entity1); } } num++; } }}

测试结果显示 Apache httpcomponents-client 支持 DNS 缓存,5 次请求中只有一次 DNS 请求。

从测试中发现 Java 的虚拟机实现一套 DNS 缓存,即实现在 java.net.InetAddress 的一个简单的 DNS 缓存机制,默认为缓存 30 秒,可以通过 networkaddress.cache.ttl 修改默认值,缓存范围为 JVM 虚拟机进程,也就是说同一个 JVM 进程中,30秒内一个域名只会请求DNS服务器一次。同时 Java 也是支持 nscd 的 DNS 缓存,估计底层调用 getaddrinfo 函数,并且 nscd 的缓存级别比 Java 虚拟机的 DNS 缓存高。

# 默认缓存 ttl 在 jre/lib/security/java.security 修改,其中 0 是不缓存,-1 是永久缓存networkaddress.cache.ttl=10# 这个参数 sun.net.inetaddr.ttl 是以前默认值,目前已经被 networkaddress.cache.ttl 取代Go

随着云原生技术的发展,Go 语言逐渐成为云原生的第一语言,很有必要验证一下 Go 的标准库是否支持 DNS 缓存。通过我们测试验证发现 Go 的标准库 net.http 是不支持 DNS 缓存,也是不支持 nscd 缓存,应该是没有调用 glibc 的库函数,也没有实现类似 getaddrinfo 函数的功能。这个跟 Go语言的自举有关系,Go 从 1.5 开始就基本全部由 Go(.go) 和汇编 (.s) 文件写成的,以前版本的 C(.c) 文件被全部重写。不过有一些第三方 Go 版本 DNS 缓存库,可以自己在应用层实现,还可以使用 fasthttp 库的 httpclient。

(1)标准库net.http

package mainimport ( "flag" "fmt" "io/ioutil" "net/http" "time")var httpUrl stringfunc main() { flag.StringVar(&httpUrl, "url", "", "url") flag.Parse() getUrl := fmt.Sprintf("http://%s/", httpUrl) fmt.Printf("url: %s\n", getUrl) for i := 0; i < 5; i++ { _, buf, err := httpGet(getUrl) if err != nil { fmt.Printf("err: %v\n", err) return } fmt.Printf("resp: %s\n", string(buf)) time.Sleep(10 * time.Second) # 等待10s发起另一个请求 }}func httpGet(url string) (int, []byte, error) { client := createHTTPCli() resp, err := client.Get(url) if err != nil { return -1, nil, fmt.Errorf("%s err [%v]", url, err) } defer resp.Body.Close() buf, err := ioutil.ReadAll(resp.Body) if err != nil { return resp.StatusCode, buf, err } return resp.StatusCode, buf, nil}func createHTTPCli() *http.Client { readWriteTimeout := time.Duration(30) * time.Second tr := &http.Transport{ DisableKeepAlives: true, //设置短连接 IdleConnTimeout: readWriteTimeout, } client := &http.Client{ Timeout: readWriteTimeout, Transport: tr, } return client}

从测试结果来看,net.http 每次都去 DNS 查询,不支持 DNS 缓存。

(2)fasthttp 库

fasthttp 库是 Go 版本高性能 HTTP 库,通过极致的性能优化,性能是标准库 net.http 的 10 倍,其中一项优化就是支持 DNS 缓存,我们可以从其源码看到

//主要在fasthttp/tcpdialer.go中type TCPDialer struct { ... // This may be used to override DNS resolving policy, like this: // var dialer = &fasthttp.TCPDialer{ // Resolver: &net.Resolver{ // PreferGo: true, // StrictErrors: false, // Dial: func (ctx context.Context, network, address string) (net.Conn, error) { // d := net.Dialer{} // return d.DialContext(ctx, "udp", "8.8.8.8:53") // }, // }, // } Resolver Resolver // DNSCacheDuration may be used to override the default DNS cache duration (DefaultDNSCacheDuration) DNSCacheDuration time.Duration ...}

可以参考如下方法使用 fasthttp client 端

func main() {// You may read the timeouts from some configreadTimeout, _ := time.ParseDuration("500ms")writeTimeout, _ := time.ParseDuration("500ms")maxIdleConnDuration, _ := time.ParseDuration("1h")client = &fasthttp.Client{ReadTimeout: readTimeout,WriteTimeout: writeTimeout,MaxIdleConnDuration: maxIdleConnDuration,NoDefaultUserAgentHeader: true, // Don't send: User-Agent: fasthttpDisableHeaderNamesNormalizing: true, // If you set the case on your headers correctly you can enable thisDisablePathNormalizing: true,// increase DNS cache time to an hour instead of default minuteDial: (&fasthttp.TCPDialer{Concurrency: 4096,DNSCacheDuration: time.Hour,}).Dial,}sendGetRequest()sendPostRequest()}(3)第三方DNS缓存库

这个是 github 中的一个 Go 版本 DNS 缓存库?

可以参考如下代码,在HTTP库中支持DNS缓存

r := &dnscache.Resolver{}t := &http.Transport{ DialContext: func(ctx context.Context, network string, addr string) (conn net.Conn, err error) { host, port, err := net.SplitHostPort(addr) if err != nil { return nil, err } ips, err := r.LookupHost(ctx, host) if err != nil { return nil, err } for _, ip := range ips { var dialer net.Dialer conn, err = dialer.DialContext(ctx, network, net.JoinHostPort(ip, port)) if err == nil { break } } return },}Python(1)requests 库

#!/bin/pythonimport requestsurl = 'http://example.my.com/'num = 0while num < 5: headers={"Connection":"close"} # 开启短连接 r = requests.get(url,headers = headers) print(r.text) num +=1(2)httplib2 库

#!/usr/bin/env pythonimport httplib2http = httplib2.Http()url = 'http://example.my.com/'num = 0while num < 5: loginHeaders={ 'User-Agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 5.1) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Maxthon/4.0 Chrome/30.0.1599.101 Safari/537.36', 'Connection': 'close' # 开启短连接 } response, content = http.request(url, 'GET', headers=loginHeaders) print(response) print(content) num +=1(3)urllib2 库

#!/bin/pythonimport urllib2import cookielibhttpHandler = urllib2.HTTPHandler(debuglevel=1)httpsHandler = urllib2.HTTPSHandler(debuglevel=1)opener = urllib2.build_opener(httpHandler, httpsHandler)urllib2.install_opener(opener)loginHeaders={ 'User-Agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 5.1) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Maxthon/4.0 Chrome/30.0.1599.101 Safari/537.36', 'Connection': 'close' # 开启短连接}num = 0while num < 5: request=urllib2.Request('http://example.my.com/',headers=loginHeaders) response = urllib2.urlopen(request) page='' page= response.read() print response.info() print page num +=1

Python 测试三种库都是支持 nscd 的 DNS 缓存的(推测底层也是调用 getaddrinfo 函数),以上测试时使用 HTTP 短连接,都在 python2 环境测试。

总结

针对 HTTP 客户端来说,可以优先开启 HTTP 的 keep-alive 模式,可以复用 TCP 连接,这样可以减少 TCP 握手耗时和重复请求域名解析,然后再开启 nscd 缓存,除了 Go 外,C/C++、Java、Python 都可支持 DNS 缓存,减少 DNS查询耗时。

这里只分析了常用 C/C++、Java、Go、Python 语言,欢迎熟悉其他语言的小伙伴补充。

2. Unix/类 Unix 系统常用 dns 缓存服务:

在由于某些特殊原因,自研或非自研客户端本身无法提供 DNS 缓存支持的情况下,建议管理人员在其所在系统环境中部署DNS缓存程序;

现介绍 Unix/类 Unix 系统适用的几款常见轻量级 DNS 缓存程序。而多数桌面操作系统如 Windows、MacOS 和几乎所有 Web 浏览器均自带 DNS 缓存功能,本文不再赘述。

P.S. DNS 缓存服务请务必确保随系统开机启动;

nscd

name service cache daemon 即装即用,通常为 linux 系统默认安装,相关介绍可参考其 manpage:man nscd;man nscd.conf

(1)安装方法:通过系统自带软件包管理程序安装,如 yum install nscd

(2)缓存管理(清除):

1.service nscd restart 重启服务清除所有缓存;

2.nscd -i hosts 清除 hosts 表中的域名缓存(hosts 为域名缓存使用的 table 名称,nscd 有多个缓存 table,可参考程序相关 manpage)

dnsmasq

较为轻量,可选择其作为 nscd 替代,通常需单独安装

(1)安装方法:通过系统自带软件包管理程序安装,如 yum install dnsmasq

电脑(2)核心文件介绍(基于 Dnsmasq version 2.86,较低版本略有差异,请参考对应版本文档如 manpage 等)

(3)/etc/default/dnsmasq 提供六个变量定义以支持六种控制类功能

(4)/etc/dnsmasq.d/ 此目录含 README 文件,可参考;目录内可以存放自定义配置文件

(5)/etc/dnsmasq.conf 主配置文件,如仅配置 dnsmasq 作为缓存程序,可参考以下配置

listen-address=127.0.0.1 #程序监听地址,务必指定本机内网或回环地址,避免暴露到公网环境port=53 #监听端口resolv-file=/etc/dnsmasq.d/resolv.conf #配置dnsmasq向自定义文件内的 nameserver 转发 dns 解析请求cache-size=150 #缓存记录条数,默认 150 条,可按需调整、适当增大no-negcache #不缓存解析失败的记录,主要是 NXDOMAIN,即域名不存在log-queries=extra #开启日志记录,指定“=extra”则记录更详细信息,可仅在问题排查时开启,平时关闭log-facility=/var/log/dnsmasq.log #指定日志文件#同时需要将本机 /etc/resolv.conf 第一个 nameserver 指定为上述监听地址,这样本机系统的 dns 查询请求才会通过 dnsmasq 代为转发并缓存响应结果。#另 /etc/resolv.conf 务必额外配置 2 个 nameserver,以便 dnsmasq 服务异常时支持系统自动重试,注意 resolv.conf 仅读电脑取前 3 个 nameserver

(6)缓存管理(清除):

1.kill -s HUP `pidof dnsmasq` 推荐方式,无需重启服务

2.kill -s TERM `pidof dnsmasq` 或 service dnsmasq stop

3.service dnsmasq force-reload 或 service dnsmasq restart

(7)官方文档:https://thekelleys.org.uk/dnsmasq/doc.html?

3. 纯内网业务取消查询域名的AAAA记录的请求

以 linux 操作系统为例,常用的网络请求命令行工具常常通过调用 getaddrinfo() 完成域名解析过程,如 ping、telnet、curl、wget 等,但其可能出于通用性的考虑,均被设计为对同一个域名每次解析会发起两个请求,分别查询域名 A 记录(即 IPV4 地址)和 AAAA 记录(即 IPV6 地址)。

因目前大部分公司的内网环境及云上内网环境还未使用 ipv6 网络,故通常 DNS 系统不为内网域名添加 AAAA 记录,徒劳请求域名的 AAAA 记录会造成前端应用和后端 DNS 服务不必要的资源开销。因此,仅需请求内网域名的业务,如决定自研客户端,建议开发人员视实际情况,可将其设计为仅请求内网域名 A 记录,尤其当因故无法实施本地缓存机制时。

4. 规范域名处理逻辑

客户端需严格规范域名/主机名的处理逻辑,避免产生大量对不存在域名的解析请求(确保域名从权威渠道获取,避免故意或意外使用随机构造的域名、主机名),因此类请求的返回结果(NXDOMAIN)通常不被缓存或缓存时长较短,且会触发客户端重试,对后端 DNS 系统造成一定影响。


电脑