golang中的dns问题
程峻
问题描述
一个golang写的客户端程序，向云端发起一个http 请求，报错：
Get http://XXXXXXX: net/http: request canceled while waiting for connection (Client.Timeout exceeded while awaiting headers)
使用curl请求正常返回。
问题定位
光从错误提示上看，没有任何关于DNS错误的提示。在我一顿分析http请求有没有问题后，抓包发现，根本就没有tcp请求发出去。在/etc/hosts内写死域名地址，程序运行正常。于是定位应该是dns解析有问题。
环境描述
运行环境
[root@localhost ~]# cat /etc/redhat-release
CentOS Linux release 7.2.1511 (Core)
[root@localhost ~]# cat /etc/resolv.conf
# Generated by NetworkManager
nameserver A
nameserver B
编译环境
go version go1.11 linux/amd64
我们先看结论吧，具体分析过程放到最下面，方便遇到相同问题的小伙伴。有兴趣的可以看下面分析过程。
问题结论
- golang 1.11 版本。如果/etc/resolv.conf 文件的nameserver有不可达的地址。那么使用go实现的dns解析将会非常耗时。耗时取决于resolv.conf文件options选项attempts * timeout。默认10秒。
- 其他版本，我实验了go1.11.1、go1.11.2、go1.9.7。如果/etc/resolv.conf 文件的nameserver有不可达的地址，且设置了options rotate，go实现的dns解析耗费timeout秒，默认5。
- 其他版本。如果/etc/resolv.conf 文件的nameserver有不可达的地址，没有设置options rotate，go实现与cgo实现耗时相同，取决于nameserver不可达的地址的位置，如果第一位会耗费timeout秒，默认5.
| 版本 | rotate | nameserver位置 | 耗时(秒) |
|---|---|---|---|
| 1.11 | - | - | attempts * timeout |
| 其他 | 是 | - | 1 * timeout |
| 其他 | 否 | 不可达在第一位 | 1 * timeout |
| 其他 | 否 | 不可达在第二位 | - |
[root@localhost ~]$ time GODEBUG=netdns=go ./dns -h xxx.alicdn.com
addrs: [x.x.x.2 x.x.x.235 x.x.x.238 x.x.x.237 x.x.x.7 x.x.x.233 x.x.x.234 x.x.x.236 x.x.x.6 x.x.x.239]
real 0m10.048s
user 0m0.002s
sys 0m0.011s
[root@localhost ~]$ time GODEBUG=netdns=cgo ./dns -h xxx.alicdn.com
addrs: [x.x.x.237 x.x.x.7 x.x.x.233 x.x.x.234 x.x.x.236 x.x.x.6 x.x.x.239 x.x.x.2 x.x.x.235 x.x.x.238]
real 0m0.031s
user 0m0.005s
sys 0m0.005s
解决方案
- 如果你能修改运行主机配置（服务端），那当然是直接修改/etc/resolv.conf文件了。
- 如果你无权修改运行主机（比如客户端程序），需要在编译时使用-tags ‘netcgo’ 强制go使用cgo方式做dns解析。虽然不能根本解决问题，但至少能表现的和其他工具一样的结果。不要被别人喷你写的东西屎。
- 使用高版本go。我实验go1.11.1/1.11.2基本解决，但还有问题。github源码对比：net: fail fast for DNS rcode success with no answers of requested type
问题分析
既然 问题定位 已经确认了是DNS问题，那么自然要看/etc/resolv.conf文件了，结果发现，nameserver B无法ping通。
那同样的主机配置为何curl请求没有问题呢？
官方文档 有对golang DNS的说明，这篇文章对其进行了翻译go (golang) DNS域名解析实现 ：
域名解析函数，Dial函数会间接调用到，而LokupHost和LookupAddr则会直接调用域名解析函数，不同的操作系统实现不同, 在Unix系统中有两种方法进行域名解析：
1. 纯GO语言实现的域名解析,从/etc/resolv.conf中取出本地dns server地址列表， 发送DNS请求(UDP报文)并获得结果
2. 使用cgo方式， 最终会调用到c标准库的getaddrinfo或getnameinfo函数
GO语言默认使用纯GO的域名解析，因为这样一个阻塞的DNS请求只会消耗一个协程， 使 用cgo的
方式则会阻塞一个系统线程, 只有某些特定条件下才会使用系统提供的cgo方式, 例如:
1) 在OS X系统中不允许程序直接发送DNS请求;
2) LOCALDOMAINH环境变量存在，即使为空;
3) ES_OPTIONS或HOSTALIASES或ASR_CONFIG环境变量非空;
4) /etc/resolv.conf或/etc/nsswitch.conf指定的使用方式GO解析器没有实现;
5) 当要解析的域名以.local结束， 或者是一个mDNS域名。
可以通过GODEBUG环境变量来设置go语言的默认DNS解析方式 纯go或cgo,
> export GODEBUG=netdns=go # force pure Go resolver 纯go 方式
> export GODEBUG=netdns=cgo # force cgo resolver cgo 方式
也可以在编译时指定netgo或netcgo的编译tag来设置
在plan 9中 域名解析只能通过 /net/cs和 /net/dns
在windows中 域名解析只能通过windows提供的C标准库函数GetAddrInfo或DnsQuery
正是由于这种差异化，造成了curl与go实现程序表现出了不同的结果。
go到底如何实现的？
列出关键代码 net/dnsclient_unix.go ：
func (r *Resolver) goLookupIPCNAMEOrder(ctx context.Context, name string, order hostLookupOrder) (addrs []IPAddr, cname dnsmessage.Name, err error) {
// 读取配置
resolvConf.tryUpdate("/etc/resolv.conf")
conf := resolvConf.dnsConfig
// 同时查询A记录(ipv4)，AAAA记录(ipv6)
qtypes := [...]dnsmessage.Type{dnsmessage.TypeA, dnsmessage.TypeAAAA}
// 默认conf.nameList(name)会返回两个 xxxx.alicdn.com. 和 xxxx.alicdn.com.bja
for _, fqdn := range conf.nameList(name) {
for _, qtype := range qtypes {
go func(qtype dnsmessage.Type) {
// 起两个goroutine执行dns请求
p, server, err := r.tryOneName(ctx, conf, fqdn, qtype)
lane <- racer{p, server, err}
}(qtype)
}
// 要等到A记录(ipv4)，AAAA记录(ipv6)都有结果才结束循环。
for range qtypes {
racer := <-lane
}
}
}
func (r *Resolver) tryOneName(ctx context.Context, cfg *dnsConfig, name string, qtype dnsmessage.Type) (dnsmessage.Parser, string, error) {
// 根据/etc/resolv.conf中options选项rotate计算
serverOffset := cfg.serverOffset()
sLen := uint32(len(cfg.servers))
// 超时时间，重试次数对应与/etc/resolv.conf中options的timeout默认为2， attempts默认为5（秒）
for i := 0; i < cfg.attempts; i++ {
for j := uint32(0); j < sLen; j++ {
// 获取nameserver
server := cfg.servers[(serverOffset+j)%sLen]
// 发起dns请求
p, h, err := r.exchange(ctx, server, q, cfg.timeout)
// 1.11版本 (之前版本不确定)
// 如果没有查询到该记录的结果(errNoSuchHost)，重试
// 1.11.1 之后
// 如果没有查询到该记录的结果(errNoSuchHost)，返回
// 比1.11版本优化了无效重试
}
}
}
// serverOffset returns an offset that can be used to determine
// indices of servers in c.servers when making queries.
// When the rotate option is enabled, this offset increases.
// Otherwise it is always 0.
func (c *dnsConfig) serverOffset() uint32 {
// 如果/etc/resolv.conf中options的rotate被设置，开始轮训
if c.rotate {
return atomic.AddUint32(&c.soffset, 1) - 1 // return 0 to start
}
return 0
}
总结
从源码中可以看到，
- go实现会同时进行A记录(ipv4)，AAAA记录(ipv6) 的dns请求。
- go实现对于/etc/resolv.conf文件的解析，轮训方式与glibc可能不同的。
- 如果你有两个nameserver，且设置了options rotate，如果你nameserver中有一个是坏的，那么go实现，肯定会轮到这个坏的，因为会多请求一个AAAA记录，而两个请求用的dnsConfig.soffset是同一变量。
- 对于3情况，1.11版本 情况更恶劣。如果dns服务器没有你请求域名的AAAA记录，会阻塞timeout*attempts秒，因为造成errNoSuchHost错误，会进行重试，跑满attempts循环条件。
参考
源码
package main
import (
"flag"
"fmt"
"net"
)
var arg = flag.String("h", "localhost", "domain")
func main() {
flag.Parse()
ips, err := net.LookupIP(*arg)
if err != nil {
fmt.Printf("lookup ip error: %s\n", err)
} else {
fmt.Printf("addrs: %v\n", ips)
}
}
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char **argv)
{
char *ptr, **pptr;
char str[INET_ADDRSTRLEN];
struct hostent *hptr;
while (--argc > 0) {
ptr = *++argv;
if ( (hptr = gethostbyname(ptr)) == NULL) {
printf("gethostbyname error for host: %s: %s\n",
ptr, hstrerror(h_errno));
continue;
}
printf("official hostname: %s\n", hptr->h_name);
for (pptr = hptr->h_aliases; *pptr != NULL; pptr++)
printf("\talias: %s\n", *pptr);
switch (hptr->h_addrtype) {
case AF_INET:
pptr = hptr->h_addr_list;
for ( ; *pptr != NULL; pptr++)
printf("\taddress: %s\n",
inet_ntop(hptr->h_addrtype, *pptr, str, sizeof(str)));
break;
default:
printf("unknown address type\n");
break;
}
}
exit(0);
}
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