五种经常遇到的 DNS 错误诊断和故障问题处理方法

    1 DNS 基础知识

    互联网基于 TCP/IP 协议。为了方便管理网络内的主机,整个互联网分为若干个域 (domain),每 个域又可以再分为若干个子域,例如,.com,.org,.edu 都是顶级域,而 google.com 是.com 下面的子域。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    网络中的任意一台主机(host)都会属于某个域,并且有自己的名字,称为主机名( hostname)。例如 example.com 就是.com 域中一台主机名为 example.com(或 example,hostname 和 domain name 的区别,见这里 )的主机。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    域名/主机名是为了方便人记忆,而机器之间通信最终用的还是 IP 地址,因此需要一个将主 机名(域名)转换成 IP 地址的服务。域名服务系统(DNS, domain name system)做的就是 这个事情,对应的服务器称为域名服务器(Domain Name Server)。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    例如,当通过浏览器访问 example.com,浏览器会首先访问 DNS 服务器,查找 example.com 对应的 IP 地址,然后和这个 IP 建立 TCP 连接,接下来才发起 HTTP 请求。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    一个域名可以对应一个 IP 地址,也可以对应多个。对于后者,DNS 服务算法会从中选择一个 地址返回。大部分网络服务为了实现高可用,都是对应多个地址,我们后面会看到, baidu.com 就对应多个 IP。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    有一些场景会导致访问 DNS 服务不稳定,例如 DNS 服务器的设置有问题、网络有丢包、主机 DNS 配置错误等等。我们接下来查看几种 case。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    2 准备测试环境

    为方便大家跟着上手练习,本文将搭建一个容器环境。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    Pull Docker 镜像:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    $ sudo docker pull alpine:3.8
    

    运行容器,注意这里一定要带--privileged 参数 [2],否则后面的部分 tc 命令无法执行:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    $ sudo docker run -d --privileged --name ctn-1 alpine:3.8 sleep 3600d
    $ sudo docker ps
    CONTAINER ID    IMAGE        COMMAND         CREATED        STATUS          PORTS  NAMES
    233bc36bde4b    alpine:3.8   "sleep 3600d"   1 minutes ago  Up 14 minutes           ctn-1
    

    进入容器:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    $ sudo docker exec -it ctn-1 sh
    

    查看容器网络信息:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # ifconfig
    eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:AC:11:00:09
              inet addr:172.17.0.9  Bcast:0.0.0.0  Mask:255.255.0.0
    

    3 DNS 配置

    3.1 查看 DNS 配置

    Linux 上的 DNS 配置在/etc/resolv.conf 里面。我们先来查看容器的配置:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # cat /etc/resolv.conf
    # Dynamic resolv.conf(5) file for glibc resolver(3) generated by resolvconf(8)
    #     DO NOT EDIT THIS FILE BY HAND -- YOUR CHANGES WILL BE OVERWRITTEN
    nameserver 192.168.1.11
    nameserver 192.168.1.12
    

    这其实是继承了宿主机的 DNS 配置,在宿主机上执行 cat /etc/resolv.conf 会看到一样的 结果。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    3.2 修改 DNS 配置

    可以通过修改/etc/resolv.conf 里面的 nameserver 来配置自己想用的 DNS 服务器。例如内网环境可能都会使用自己的 DNS 服务器,因为它除了 提供内网域名解析之外,公网域名解析也会比较快(相比于网络供应商的公网 DNS 服务器) 。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    4 DNS 问题排查

    本节模拟几种导致 DNS 查询变慢的场景,如果在实际环境中遇到类似现象,可以考虑往这些 方向排查。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    4.1 机器未配置 DNS 导致域名查找失败

    • 现象:网络是通的(例如 ping IP 通),但是 DNS 查询总是失败
    • 可能的原因:机器没有配置 DNS 服务器
    • 解决办法:修改/etc/resolv.conf,给机器配置合适的 DNS 服务器 有时新启动的机器(不管是物理机、虚拟机还是容器)没有设置 DNS,导致访问域名不通。我们来复现一下。

    在正常的容器里用 nslookup 工具查看域名对应的 IP 地址:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # nslookup example.com
    
    Name:      example.com
    Address 1: 93.184.216.34
    Address 2: 2606:2800:220:1:248:1893:25c8:1946
    

    可以看到,我们获取到了该域名一个 IPv4 地址和一个 IPv6 地址。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    将/etc/resolv.conf 里的 DNS 服务器列表用#注释掉,模拟没有配置 DNS 服务器的场景。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    再次测试:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # nslookup example.com
    
    nslookup: can't resolve 'example.com': Try again
    

    所以遇到这种问题,可以先去排查/etc/resolv.conf 里面是否配置了 DNS 服务器。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    4.2 DNS 服务太慢

    • 现象:DNS 查询太慢
    • 可能的原因:配置的 DNS 服务器不合理
    • 解决办法:修改/etc/resolv.conf,配置合适的 DNS 服务器

    每个公司一般都有自维护的 DNS 服务器,不仅用来解析内网 DNS,而且可以加速解析公网域名 。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    dig 是另外一个功能更强大的 DNS 查询工具,安装:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # apk update && apk add bind-tools
    

    首先查看使用内网 DNS,查询域名的延迟:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # dig example.com
    ...
    example.com.            15814   IN      A       93.184.216.34
    
    ;; Query time: 0 msec
    ;; SERVER: 192.168.1.11#53(192.168.1.11)
    

    可以看到非常快,在 1ms 以内。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    然后我们测试如果使用 Google 的公网 DNS 服务器 8.8.8.8 [1],延迟会是多少。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    修改/etc/resolv.conf,将其他 nameserver 注释掉,添加一行 nameserver 8.8.8.8。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    再次测试:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # dig example.com
    ...
    example.com.            15814   IN      A       93.184.216.34
    
    ;; Query time: 150 msec
    ;; SERVER: 8.8.8.8#53(8.8.8.8)
    

    延迟变成了 150ms,比原来大了 150 多倍。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    因此,对于 DNS 查询特别慢的场景,首先要查看配置的 DNS 服务器是否合理。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    4.3 hardcode /etc/hosts 导致跳过 DNS 查询

    • 现象:某域名访问太慢、某域名总是指向相同 IP(多 IP 情况下)、特定机器不可访问 某域名等等
    • 可能的原因:/etc/hosts 有 hardcode 域名及 IP
    • 解决办法:修改/etc/hosts

    前面提到,大部分公网域名都对应多个 IP 地址,因此每次 DNS 查询拿到的 IP 地址都可能不一 样,我们用 ping 来测试一下:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # ping baidu.com
    PING baidu.com (220.181.57.216): 56 data bytes
    64 bytes from 220.181.57.216: seq=0 ttl=45 time=26.895 ms
    64 bytes from 220.181.57.216: seq=1 ttl=45 time=26.701 ms
    ^C
    
    / # ping baidu.com
    PING baidu.com (123.125.115.110): 56 data bytes
    64 bytes from 123.125.115.110: seq=0 ttl=43 time=27.587 ms
    64 bytes from 123.125.115.110: seq=1 ttl=43 time=27.757 ms
    ^C
    

    可以看到,两次 ping 测试(内部首先查询 baidu.com 对应的 IP 地址)拿到的 IP 地址是不一样 的。用 nslookup 可以看到它们都是 baidu.com 对应的 IP 地址:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # nslookup baidu.com
    Name: baidu.com
    Address: 220.181.57.216
    Name: baidu.com
    Address: 123.125.115.110
    

    /etc/hosts 里面可以直接 harcode 一个域名对应的 IP 地址,这会导致机器跳过 DNS 查询,直接拿这个 IP 作 为该域名的 IP。我们来验证一下。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    修改/etc/hosts,添加一行 123.125.115.110 baidu.com,再次 ping 测试文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # ping baidu.com
    PING baidu.com (123.125.115.110): 56 data bytes
    64 bytes from 123.125.115.110: seq=0 ttl=43 time=27.861 ms
    ^C
    --- baidu.com ping statistics ---
    1 packets transmitted, 1 packets received, 0% packet loss
    round-trip min/avg/max = 27.861/27.861/27.861 ms
    / # ping baidu.com
    PING baidu.com (123.125.115.110): 56 data bytes
    64 bytes from 123.125.115.110: seq=0 ttl=43 time=27.614 ms
    ^C
    

    这是不管执行多少次,baidu.com 对应的 IP 地址都不会变了。而实际上,这个 IP 地址并不一定是最优的 IP 地址,甚至有可能这 个 IP 不可用,导致访问 baidu.com 失败。因此,实际中要极力避免在/etc/hosts 中 hardcode。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    4.4 DNS 查询不稳定

    • 现象:DNS 查询不稳定,时快时慢
    • 可能的原因:机器上有 tc 或 iptables 规则,导致到 DNS 服务器的 packet 变慢或丢失
    • 解决办法:修改或删除 tc/iptables 规则

    我们用 tc 来模拟网络延迟:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # apk add iproute2
    

    首先查看有没有 tc 规则:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # tc -p qdisc ls dev eth0
    

    默认没有任何规则。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    然后我们加一条:每个 packet 延迟 600ms:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # tc qdisc add dev eth0 root netem delay 600ms
    
    / # tc -p qdisc ls dev eth0
    / # qdisc netem 8001: root refcnt 2 limit 1000 delay 600.0ms
    

    测试:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # dig example.com
    ...
    example.com.            15814   IN      A       93.184.216.34
    
    ;; Query time: 600 msec
    ;; SERVER: 192.168.1.11#53(192.168.1.11)
    

    可以看到,DNS 查询变成了 600ms。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    这里我们测试的是固定延迟,这种问题很容易发现。我们还可以测试随机延迟,或者按 比例延迟等 [2]:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # tc qdisc change dev eth0 root netem delay 600ms 10ms 25%
    / # tc qdisc change dev eth0 root netem delay 600ms 20ms distribution normal
    

    此类规则会导致 DNS 查询速度更有随机性。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    最后删除 tc 规则:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    / # tc qdisc del dev eth0 root
    

    iptables 规则也会导致类似的问题。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    很多软件在运行之后,会在宿主机上添加 tc 或 iptables 规则,例如 OpenStack,K8S 等等 。因此遇到这种随机延迟问题,首先可以查看机器上是否有 tc 或 iptables 规则。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    4.5 DNS 反向查询不稳定

    线上遇到过这样一个问题:从一台机器 ping 一个内网域名,每个 ping 包看起来都会卡 5 ~ 30s 不等,但是 CTL-C 关闭 ping 之后,打印出来的统计信息里,既没有丢包,ping 的延迟也很低 (毫秒级),这就很奇怪。接下来:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    • dig,很快,毫秒级,说明 DNS 查询没有问题
    • dig 能看到域名对应的 IP,直接 ping 这个 IP,发现是没有卡顿的
    • 仍然 ping 域名,用 tcpdump 抓包,tcpdump -i eth0 hostand icmp,发现 ping 包都是立即响应的,印证了统计信息里,ping 延迟很低的事实

    根据以上信息,说明 ping 卡顿的问题出在这台机器,而且应该就是 ping 程序本身在做什么耗 时的操作。继续:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    • 仍然 ping 域名,同时,用 ltrace -p跟踪 ping 进程,发现卡在一个叫 gethostbyaddr()的函数
    • 查阅文档,发现这个函数是根据 IP 反向查询 hostname,需要和 DNS 交互

    到这里,基本确定了是 DNS 服务器反向查询的问题,我们用另外几个命令行工具验证一下, 以下三个命令都是根据 IP 反查 hostname:文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    1. nslookup
    2. host
    3. dig -x

    果然,以上三个命令都会卡住。修改/etc/resolv.conf,换一个 DNS 服务器之后,问题 消失了。接下来,就去查 DNS 服务器的问题吧。文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html

    文章源自奇点资讯-https://www.xerer.com/archives/32997.html
    • 本文由 发表于 2021/12/1208:30:57
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