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TranslateProject/translated/tech/20180706 Anatomy of a Linux DNS Lookup - Part III.md

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submit tech/20180706 Anatomy of a Linux DNS Lookup - Part III.md
2018-08-29 16:41:58 +08:00
Linux DNS 查询剖析（第三部分）
============================================================
在 [Linux DNS 查询剖析（第一部分）][1]中，我们介绍了：
* `nsswitch`
* `/etc/hosts`
* `/etc/resolv.conf`
* `ping` 与 `host` 查询方式的对比
and in [Linux DNS 查询剖析（第二部分）][2]，我们介绍了：
* `systemd` 和对应的 `networking` 服务
* `ifup` 和 `ifdown`
* `dhclient`
* `resolvconf`
剖析进展如下：
* * *
![linux-dns-2 (2)][4]
_（大致）准确的关系图_
很可惜，故事还没有结束，还有不少东西也会影响 DNS 查询。在第三部分中，我将介绍 `NetworkManager` 和 `dnsmasq`，简要说明它们如何影响 DNS 查询。
* * *
### 1) NetworkManager
在第二部分已经提到，我们现在介绍的内容已经偏离 POSIX 标准，涉及的 DNS 解析管理部分在各个发行版上形式并不统一。
在我使用的发行版 （Ubuntu）中，有一个名为 [NetworkManager][3] 的服务，它通常作为一些其它软件包的依赖被安装而且处于<ruby>激活<rt>available</rt></ruby>状态。它实际上是 RedHat 在 2004 年开发的一个服务，用于帮助你管理网络接口。
它与 DNS 查询有什么关系呢？让我们安装这个服务并找出答案：
```
$ apt-get install -y network-manager
```
对于 Ubuntu，在软件包安装后，你可以发现一个新的配置文件：
```
$ cat /etc/NetworkManager/NetworkManager.conf
[main]
plugins=ifupdown,keyfile,ofono
dns=dnsmasq
[ifupdown]
managed=false
```
看到 `dns=dnsmasq` 了吧？这意味着 `NetworkManager` 将使用 `dnsmasq` 管理主机上的 DNS。
* * *
### 2) dnsmasq
`dnsmasq` 程序是我们很熟悉的程序：只是 `/etc/resolv.conf` 之上的又一个间接层。
理论上，`dnsmasq` 有多种用途，但主要被用作 DNS 缓存服务器，缓存到其它 DNS 服务器的请求。`dnsmasq` 在本地所有网络接口上监听 53 端口（标准的 DNS 端口）。
那么 `dnsmasq` 运行在哪里呢？`NetworkManager` 的运行情况如下：
```
$ ps -ef | grep NetworkManager
root     15048     1  0 16:39 ?        00:00:00 /usr/sbin/NetworkManager --no-daemon
```
但并没有找到 `dnsmasq` 相关的进程：
```
$ ps -ef | grep dnsmasq
$
```
令人迷惑的是，虽然 `dnsmasq` 被配置用于管理 DNS，但其实并没有安装在系统上！因而，你需要自己安装它。
安装之前，让我们查看一下 `/etc/resolv.conf` 文件的内容：
```
$ 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 10.0.2.2
search home
```
可见，并没有被 `NetworkManager` 修改。
如果安装 `dnsmasq`:
```
$ apt-get install -y dnsmasq
```
这时，`dnsmasq` 已经启动运行：
```
$ ps -ef | grep dnsmasq
dnsmasq  15286     1  0 16:54 ?        00:00:00 /usr/sbin/dnsmasq -x /var/run/dnsmasq/dnsmasq.pid -u dnsmasq -r /var/run/dnsmasq/resolv.conf -7 /etc/dnsmasq.d,.dpkg-dist,.dpkg-old,.dpkg-new --local-service --trust-anchor=.,19036,8,2,49AAC11D7B6F6446702E54A1607371607A1A41855200FD2CE1CDDE32F24E8FB5
```
然后，`/etc/resolv.conf` 文件内容又改变了！
```
root@linuxdns1:~# 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 127.0.0.1
search home
```
运行 `netstat` 命令，可以看出 `dnsmasq` 在所有网络接口上监听 53 端口：
```
$ netstat -nlp4
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address     Foreign Address State   PID/Program name
tcp        0      0 127.0.0.1:53      0.0.0.0:*       LISTEN  15286/dnsmasq 
tcp        0      0 10.0.2.15:53      0.0.0.0:*       LISTEN  15286/dnsmasq
tcp        0      0 172.28.128.11:53  0.0.0.0:*       LISTEN  15286/dnsmasq
tcp        0      0 0.0.0.0:22        0.0.0.0:*       LISTEN  1237/sshd
udp        0      0 127.0.0.1:53      0.0.0.0:*         15286/dnsmasq
udp        0      0 10.0.2.15:53      0.0.0.0:*               15286/dnsmasq  
udp        0      0 172.28.128.11:53  0.0.0.0:*               15286/dnsmasq  
udp        0      0 0.0.0.0:68        0.0.0.0:*               10758/dhclient
udp        0      0 0.0.0.0:68        0.0.0.0:*               10530/dhclient
udp        0      0 0.0.0.0:68        0.0.0.0:*               10185/dhclient
```
* * *
### 3) 分析 dnsmasq
在目前的情况下，所有的 DNS 查询都会使用 `127.0.0.1:53` 这个 DNS 服务器，下一步会发生什么呢？
我再次查看 `/var/run` 目录，可以发现一个线索：
`resolvconf` 目录下 `resolv.conf` 文件中的配置也相应变更，变更为 `dnsmasq` 对应的 DNS 服务器：
```
$ cat /var/run/resolvconf/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 127.0.0.1
search home
```
同时，出现了一个新的 `dnsmasq` 目录，也包含一个 `resolv.conf` 文件：
```
$ cat /run/dnsmasq/resolv.conf
nameserver 10.0.2.2
```
（LCTT 译注：这里依次提到了 `/var/run` 和 `/run`，使用 Ubuntu 16.04 LTS 验证发现，`/var/run` 其实是指向 `/run/` 的软链接）
该文件包含我们从 `DHCP` 获取的 `nameserver`。
虽然可以推导出这个结论，但如何查看具体的调用逻辑呢？
* * *
### 4) 调试 dnsmasq
我经常思考 `dnsmasq` （在整个过程中）的功能定位。幸运的是，如果你将 `/etc/dnsmasq.conf` 中的一行做如下调整，你可以获取大量 `dnsmasq` 状态的信息：
```
#log-queries
```
修改为：
```
log-queries
```
然后重启 `dnsmasq`。
接下来，只要运行一个简单的命令：
```
$ ping -c1 bbc.co.uk
```
你就可以在 `/var/log/syslog` 中找到类似的内容（其中 `[...]` 表示行首内容与上一行相同）：
```
Jul  3 19:56:07 ubuntu-xenial dnsmasq[15372]: query[A] bbc.co.uk from 127.0.0.1
[...] forwarded bbc.co.uk to 10.0.2.2
[...] reply bbc.co.uk is 151.101.192.81
[...] reply bbc.co.uk is 151.101.0.81
[...] reply bbc.co.uk is 151.101.64.81
[...] reply bbc.co.uk is 151.101.128.81
[...] query[PTR] 81.192.101.151.in-addr.arpa from 127.0.0.1
[...] forwarded 81.192.101.151.in-addr.arpa to 10.0.2.2
[...] reply 151.101.192.81 is NXDOMAIN
```
可以清晰看出 `dnsmasq` 收到的查询、查询被转发到了哪里以及收到的回复。
如果查询被缓存命中（或者说，本地的查询结果还在<ruby>存活时间<rt>time-to-live</rt></ruby>内，并未过期），日志显示如下：
```
[...] query[A] bbc.co.uk from 127.0.0.1
[...] cached bbc.co.uk is 151.101.64.81
[...] cached bbc.co.uk is 151.101.128.81
[...] cached bbc.co.uk is 151.101.192.81
[...] cached bbc.co.uk is 151.101.0.81
[...] query[PTR] 81.64.101.151.in-addr.arpa from 127.0.0.1
```
如果你想了解缓存中有哪些记录，可以向 `dnsmasq` 进程 id 发送 `USR1` 信号，这样 `dnsmasq` 会将缓存记录导出并写入到相同的日志文件中：
```
$ kill -SIGUSR1 $(cat /run/dnsmasq/dnsmasq.pid)
```
（LCTT 译注：原文中命令执行报错，已变更成最接近且符合作者意图的命令）
导记录对应如下输出：
```
Jul  3 15:08:08 ubuntu-xenial dnsmasq[15697]: time 1530630488
[...] cache size 150, 0/5 cache insertions re-used unexpired cache entries.
[...] queries forwarded 2, queries answered locally 0
[...] queries for authoritative zones 0
[...] server 10.0.2.2#53: queries sent 2, retried or failed 0
[...] Host           Address        Flags      Expires
[...] linuxdns1      172.28.128.8   4FRI   H
[...] ip6-localhost  ::1            6FRI   H
[...] ip6-allhosts   ff02::3         6FRI   H
[...] ip6-localnet     fe00::         6FRI   H
[...] ip6-mcastprefix  ff00::         6FRI   H
[...] ip6-loopback     :               6F I   H
[...] ip6-allnodes    ff02:           6FRI   H
[...] bbc.co.uk        151.101.64.81  4F         Tue Jul  3 15:11:41 2018
[...] bbc.co.uk        151.101.192.81 4F         Tue Jul  3 15:11:41 2018
[...] bbc.co.uk        151.101.0.81    4F         Tue Jul  3 15:11:41 2018
[...] bbc.co.uk        151.101.128.81 4F         Tue Jul  3 15:11:41 2018
[...]                  151.101.64.81  4 R  NX    Tue Jul  3 15:34:17 2018
[...] localhost        127.0.0.1      4FRI   H
[...] <Root>           19036   8   2  SF I
[...] ip6-allrouters   ff02::2        6FRI   H
```
在上面的输出中，我猜测（并不确认，`?` 代表我比较疯狂的猜测）如下：
* `4` 代表 IPv4
* `6` 代表 IPv6
* `H` 代表从 `/etc/hosts` 中读取 IP 地址
* `I` ？ “永生”的 DNS 记录 ？ (例如，没有设置存活时间数值 ？)
* `F` ？
* `R` ？
* `S` ？
* `N` ？
* `X`
（LCTT 译注：查看 `dnsmasq` 的源代码 [`cache.c`][5] 可知，`4` 代表 `IPV4`，`6` 代表 `IPV6`，`C` 代表 `CNAME`，`S` 代表 `DNSSEC`，`F` 代表 `FORWARD`，`R` 代表 `REVERSE`，`I` 代表 `IMMORTAL`，`N` 代表 `NEG`，`X` 代表 `NXDOMAIN`，`H` 代表 `HOSTS`。更具体的含义需要查看代码或相关文档）
#### dnsmasq 的替代品
`NetworkManager` 配置中的 `dns` 字段并不是只能使用 `dnsmasq`，可选项包括 `none`，`default`，`unbound` 和 `dnssec-triggered` 等。使用 `none` 时，`NetworkManager` 不会改动 `/etc/resolv.conf`；使用 `default` 时，`NetworkManager` 会根据当前的<ruby>活跃连接<rt>active connections</rt></ruby>更新 `resolv.conf`；使用 `unbound` 时，`NetworkManager` 会与 `unbound` 服务通信；`dnssec-triggered` 与 DNS 安全相关，不在本文讨论范围。
* * *
### 第三部分总结
第三部分到此结束，其中我们介绍了 `NetworkManager` 服务及其 `dns=dnsmasq` 的配置。
下面简要罗列一下我们已经介绍过的全部内容：
* `nsswitch`
* `/etc/hosts`
* `/etc/resolv.conf`
* `/run/resolvconf/resolv.conf`
* `systemd` 及对应的 `networking` 服务
* `ifup` 和 `ifdown`
* `dhclient`
* `resolvconf`
* `NetworkManager`
* `dnsmasq`
--------------------------------------------------------------------------------
via: https://zwischenzugs.com/2018/07/06/anatomy-of-a-linux-dns-lookup-part-iii/
作者：[ZWISCHENZUGS][a]
译者：[pinewall](https://github.com/pinewall)
校对：[校对者ID](https://github.com/校对者ID)
本文由 [LCTT](https://github.com/LCTT/TranslateProject) 原创编译，[Linux中国](https://linux.cn/) 荣誉推出
[a]:https://zwischenzugs.com/
[1]:https://linux.cn/article-9943-1.html
[2]:https://linux.cn/article-9949-1.html
[3]:https://en.wikipedia.org/wiki/NetworkManager
[4]:https://zwischenzugs.files.wordpress.com/2018/06/linux-dns-2-2.png?w=525
[5]:https://github.com/imp/dnsmasq/blob/master/src/cache.c
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