安卓系统dns缓存策略

最新推荐文章于 2025-05-29 14:17:04 发布

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背景
安卓客户端上报出不少UnknownHostException，引起了大家的重视，于是决定深入研究一番。
UnknownHostException是个什么异常？让我们来谷歌的源代码是怎么说的：

/**
* Thrown when a hostname can not be resolved.
*/

原来就是说域名无法被解析的时候会抛这个异常啊。那我就先来大致了解一下域名解析在客户端是怎么做的吧。

基本原理
通常客户端在进行接口调用、页面访问的时候都会通过域名来定位目标主机，从而与目标主机中的服务进行通信。不过，要定位一个进程，需要的是IP+端口号。所以我们要先把域名解析成IP形式。
这个过程大致是：客户端向域名服务器发送一个UDP请求，查询域名相对应的IP。服务器收到查询请求后，向客户端返回相应的IP。好吧，没有这么简单，实际过程要复杂得多。

我们这次会把注意力集中在客户端一侧，至于如何递归查询就不深入讨论了。下面我们抓包举例，这是友盟sdk在向它的服务器上传数据的开始过程。

首先，发送DNS查询请求。很幸运，响应很快就返回了，而且IP地址还不止一个。是的，DNS查询的返回可能会是多个IP地址。
然后，客户端向其中一个IP地址发起了经典的3次握手：SYN – SYN，ACK – ACK。
接下来，就可以发送数据了。
我们发现，DNS查询需要向域名服务器发请求，DNS服务器还有可能会进行一系列的递归查询。这是一个并不高效的过程，而且实际上域名所对应的IP并不经常变化。为了提高效率，工程师们就开始对DNS查询的结果进行层层缓存。

DNS缓存

言归正传，我们看看安卓系统到底都做了什么缓存。
安卓系统对DNS缓存有两个地方，一个是虚拟机层，一个是框架层 java.net.InetAddress类内部维护了一个缓存。系统会先从框架层缓存中查找，如果没有找到，再到虚拟机层查找。缓存命中，则直接返回缓存IP，而不会真的发送DNS请求。
缓存的有效期被称为TTL（time to live）。
DNS查询结果缓存分2种：成功（positive）的查询和失败（negative）的查询（比如域名不存在）。而系统不仅会缓存成功的查询结果，还会把失败的结果也缓存起来！
缓存时效的修改
1）虚拟机层

Security.setProperty("networkaddress.cache.ttl", String.valueOf(0));  
Security.setProperty("networkaddress.cache.negative.ttl", String.valueOf(0))

参数单位为秒，0代表不缓存，-1代表永久缓存（慎用）。
2）框架层
很不幸，框架层的缓存有效期是无法修改的。让我们来看看AddressCache.java：

// Default time-to-live for positive cache entries. 600 seconds (10 minutes).
private static final long DEFAULT_POSITIVE_TTL_NANOS = 600 * 1000000000L;
// Default time-to-live for negative cache entries. 10 seconds.
private static final long DEFAULT_NEGATIVE_TTL_NANOS = 10 * 1000000000L;

成功的查询缓存10分钟，失败的查询缓存10秒钟。
上面是OS v4.1及以下版本的实现。就是说当一次查询失败后，框架层会把错误信息直接作为value缓存起来，并保持10秒的有效期。之后10秒内对于同一个域名的查询都会直接抛出UnknownHostException。

/**
  * Records that 'hostname' is known not to have any associated addresses. (I.e. insert a
  * negative cache entry.)
  */
public void putUnknownHost(String hostname, String detailMessage) {
    put(hostname, detailMessage);
}

这个设计有些不够人性，对于接口访问密集的场景，会造成大量UnknownHostException。估计谷歌也意识到了这个问题，在v4.2之后，框架层成功和失败的缓存时效都变成了2秒。

// The TTL for the Java-level cache is short, just 2s.
private static final long TTL_NANOS = 2 * 1000000000L;

业务场景分析
结合App的场景，10秒的缓存时效的确有一定问题。如果一个接口发生域名解析失败，接下来的10秒内所有接口都会发生UnknownHostException。即便没有集中的接口访问，若安卓客户端10秒内重试，那么必然会再发生一次UnknownHostException。这便造成了安卓客户端在一定程度上UnknownHostException数量的升高。
不过，目前大部分设备的系统版本都比较高，仍然需要进一步研究，找出问题根源。

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