写在前面：
博主在字节一面的时候，面试官就问我：浏览器输入URL之后，会发生什么？
虽然博主心里知道面试官想考察的内容是对网络包传输的流程，但是当时还是答得不是很好，故决定总结一系列文章来好好讲讲网络相关知识。
此为系列第一讲，讲的内容是关于DNS协议的。

博主当时的回答

博主当时的回答是这样的：
当用户输入一个URL之后，浏览器会根据HTTP/HTTPS协议将该请求逐个经过TCP/IP协议栈进行封装。在应用层除了根据HTTP/HTTPS协议添加报头之外，还会根据DNS协议去查询URL所对应的服务器，获取该服务器的IP地址。然后将该IP添加到网络包的目的IP中。之后和服务器建立TCP三次握手，之后服务器响应浏览器的请求，讲请求包发给浏览器。客户端收到请求包之后会根据请求包内的内容将资源渲染给用户。之后，如果是短链接，会进行TCP四次挥手；如果是长链接，则双方会建立相关信息维护这条链接。

今天的文章就是去讲DNS协议在这个过程中扮演了什么样的角色。

DNS服务器

在网络世界中，IP地址是唯一标识主机的DNS。但是我们在www.baidu.com其实也可以访问百度的主机啊？这是因为有DNS服务器这个网络世界的地址簿。它记录了域名和IP地址的对应关系。由于现实世界中域名的大量使用，所以DNS服务器就一定要设置成高可用、高并发和分布式的。

于是，就有了以下的树状层次结构：

域名和DNS解析

域名本身我们都很熟悉，其是一串用点分割开的字符串。其本身是全球唯一的，需要通过专门的域名注册商才可以申请注册。为了组织全球互联网中的众多计算机，域名的一个个块被用点分开，形成分层的结构。而每个被点分开的字符串就构成了域名中的一个层级，并且位置越靠后，层级就越高。

我们拿CSDN的网址：www.csdn.net来看一下，这个字符串中，.net是顶级域名，中间的.csdn是二级域名。这里有一点要注意以下，.是所有域名的根，也就是说所有域名都以点作为后缀。比如说www.csdn.net，其实最后会被修饰成www.csdn.net.

DNS解析流程

为了提高DNS的解析效率，很多网络都会就近部署DNS缓存服务器。于是就有了以下的DNS解析流程：

1. 主机客户端现在本地DNS缓存中查询数据，如果没有就转到第二步。
2. 然后本地域名服务器（本地DNS）询问www.csdn.net的ip地址是多少？本地DNS就是由网络服务商，电信、移动、联通等自动分配，它通常是在网络服务商的某个机房。
3. 本地DNS收到客户端的请求之后，会去它缓存的域名-IP对应表中查询www.csdn.net所对应的IP地址。如果找到了就返回给客户端；如果没找到就将此请求转发到根DNS服务器。
4. 根DNS服务器收到请求之后，发现后缀是.net，就将.net顶级域名服务器的地址给客户端发过去。
5. 客户端收到地址后，就去.net顶级域名服务器上去请求。顶级域名服务器负责管理二级域名。
6. .net顶级域名服务器收到请求之后，就将负责www.csdn.net区域的权威DNS服务器地址给客户端。
7. 客户端收到权威DNS服务器的地址后，就去权威DNS服务器上请求IP地址，权威DNS服务器将IP返回给客户端
8. 收到IP地址之后，客户端就可以根据IP地址访问目标服务器了

查看本地DNS配置

上面的DNS递归查询挺麻烦的，不过其是DNS服务器自动完成。我们要做的就是配置可用的DNS服务器。

我们可以在Linux中输入以下命令来查看我们的系统配置：

ubuntu@VM-0-2-ubuntu:~/code/Code/leetcode$ cat /etc/resolv.conf 

# This file is managed by man:systemd-resolved(8). Do not edit.
#
# This is a dynamic resolv.conf file for connecting local clients to the
# internal DNS stub resolver of systemd-resolved. This file lists all
# configured search domains.
#
# Run "systemd-resolve --status" to see details about the uplink DNS servers
# currently in use.
#
# Third party programs must not access this file directly, but only through the
# symlink at /etc/resolv.conf. To manage man:resolv.conf(5) in a different way,
# replace this symlink by a static file or a different symlink.
#
# See man:systemd-resolved.service(8) for details about the supported modes of
# operation for /etc/resolv.conf.

nameserver 127.0.0.53
options edns0

在这里，博主的系统配置的是127.0.0.53这个域名服务器。

查看域名对应的IP地址

另外，DNS服务通过资源记录的方式，来管理所有数据，其支持A、CNAME、MX、NS、PTR等多种类型的记录。比如：

• A：把域名转换成IP地址
• CNAME：创建别名
• NS：该域名对应的域名服务器地址

我们可以在Linux中使用 nslookup 运行以下命令查看域名的A记录：

ubuntu@VM-0-2-ubuntu:~/code/Code/leetcode$ nslookup www.csdn.net

# 域名服务器及端口信息
Server:         127.0.0.53
Address:        127.0.0.53#53

# 非权威查询结果
Non-authoritative answer:
Name:   www.csdn.net
Address: 39.106.226.142

在这上面我们最终在本地DNS缓存中查询到了www.csdn.net的IP地址，是39.106.226.142

查看DNS递归过程

前面DNS查询流程的时候，还提到了。如果没有命中缓存，DNS查询实际上是一个递归的过程。

那么我们如何去查看DNS这个递归的过程呢？在Linux中我们可以使用解析工具 dig，其就提供了trace功能，可以展示递归查询的整个过程。

ubuntu@VM-0-2-ubuntu:~/code/Code/leetcode$ dig +trace +nodnssec www.csdn.com

; <<>> DiG 9.11.3-1ubuntu1.13-Ubuntu <<>> +trace +nodnssec www.csdn.com
;; global options: +cmd
;; Received 28 bytes from 127.0.0.53#53(127.0.0.53) in 0 ms

博主，这里就是在本地DNS缓存中查找到了www.csdn.com的IP地址。

DNS负载均衡

我们现在回到DNS解析流程那里，站在客户端的角度，这是一次DNS递归查询的过程。因为本地DNS会全权完成这件事情。而我们只需要等待结果罢了。但是，在这个过程中，DNS除了可以通过名称映射为IP地址，它还可以做另一件事情，就是负载均衡。

例如，某个应用要访问另外一个应用，如果配置另外一个应用的IP地址，那么这个访问就是一对一的。但是当被访问的应用撑不住的时候，我们其实可以部署多个。这样在域名解析的时候，我们只要配置策略，这次返回第一个IP，下次返回第二个IP，这样就可以实现负载均衡了。

一般来说，大型的架构服务需要保证高可用。为了保证高可用，我们往往会将服务部署在多个机房，每个机房都会有自己的IP地址。当用户访问某个域名的时候，这个IP地址就可以轮询访问多个数据中。如果一个数据中心因为某种原有挂了之后，只要在DNS服务器里面。将这个数据中心对应的IP地址删除，就可以实现一定的高可用。

参考文献

[1] 刘超.趣谈网络协议.极客时间
[2] 倪朋飞.Linux性能优化实战.极客时间

原文链接:https://blog.csdn.net/shenmingxueIT/article/details/117389594