Linux DNS 查询剖析（第二部分）

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Linux DNS 查询剖析（第二部分）
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在 Linux DNS 查询剖析 - 第一部分 中，我介绍了：

  • nsswitch
  • /etc/hosts
  • /etc/resolv.conf
  • ping 与 host 查询方式对比

并且发现大多数程序选择要查询的 DNS 服务器时会参考 /etc/resolv.conf 配置文件。

这种方式在 Linux 上比较普遍 1 。虽然我使用了特定的发行版 Ubuntu，但背后的原理与 Debian 甚至是那些基于 CentOS 的发行版有相通的地方；当然，与更低或更高的 Ubuntu 版本相比，差异还是存在的。

也就是说，接下来，你主机上的行为很可能与我描述的不一致。

在第二部分中，我将介绍 resolv.conf 的更新机制、systemctl restart networking 命令的运行机制 ，以及 dhclient 是如何参与其中。

1) 手动更新 /etc/resolv.conf

我们知道 /etc/resolv.conf （有极大的可能性）被用到，故你自然可以通过该文件增加一个 nameserver，那么主机也将会（与已有的 nameserver 一起）使用新加入的 nameserver 吧？

你可以尝试如下：

$ echo nameserver 10.10.10.10 >> /etc/resolv.conf

看上去新的 nameserver 已经加入：

# 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 10.0.2.3
search home
nameserver 10.10.10.10

但主机网络服务重启后问题出现了：

$ systemctl restart networking
$ 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 10.0.2.3
search home

我们的 10.10.10.10 的 nameserver 不见了！

在上一篇文章中我们忽略了这一点，本文进行补充说明。

2) resolvconf

你在 /etc/resolv.conf 文件中看到 generated by resolvconf 词组了吧？这就是我们的线索。

如果深入研究 systemctl restart networking 命令，你会发现它做了很多事情，结束时调用了 /etc/network/if-up.d/000resolvconf 脚本。在该脚本中，可以发现一次对 resolvconf 命令的调用：

/sbin/resolvconf -a "${IFACE}.${ADDRFAM}"

稍微研究一下 man 手册，发现-a 参数允许我们：

Add or overwrite the record IFACE.PROG then run the update scripts
if updating is enabled.

（增加或覆盖 IFACE.PROG 记录，如果开启更新选项，则运行更新脚本）

故而也许我们可以直接调用该命令增加 namserver：

echo 'nameserver 10.10.10.10' | /sbin/resolvconf -a enp0s8.inet

测试表明确实可以！

$ cat /etc/resolv.conf  | grep nameserver
nameserver 10.0.2.3
nameserver 10.10.10.10

是否已经找到答案，这就是 /etc/resolv.conf 更新的逻辑？调用 resolvconf 将 nameserver 添加到某个地方的数据库，然后（“如果配置了更新”，先不管具体什么含义）更新 resolv.conf 文件。

并非如此。

$ systemctl restart networking
root@linuxdns1:/etc# 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 10.0.2.3
search home

呃！（网络服务重启后）新增的 nameserver 再次消失了。

可见，systemctl restart networking 不仅仅运行了 resolvconf，还在其它地方获取 nameserver 信息。具体是哪里呢？

3) ifup/ifdown

继续深入研究 systemctl restart networking，发现它完成了一系列工作：

cat /lib/systemd/system/networking.service
[...]
[Service]
Type=oneshot
EnvironmentFile=-/etc/default/networking
ExecStartPre=-/bin/sh -c '[ "$CONFIGURE_INTERFACES" != "no" ] && [ -n "$(ifquery --read-environment --list --exclude=lo)" ] && udevadm settle'
ExecStart=/sbin/ifup -a --read-environment
ExecStop=/sbin/ifdown -a --read-environment --exclude=lo
[...]

首先，网络服务的重启实质是运行一个 单触发 oneshot 的脚本，脚本包含如下命令：

/sbin/ifdown -a --read-environment --exclude=lo
/bin/sh -c '[ "$CONFIGURE_INTERFACES" != "no" ] && [ -n "$(ifquery --read-environment --list --exclude=lo)" ] && udevadm settle'
/sbin/ifup -a --read-environment

第一行使用 ifdown 关闭全部的网络接口，但 本地回环 local, lo 接口除外。 2

（LCTT 译注：其实这是因为很快就又启动了接口，间隔的时间没有超过 TCP 连接的超时时间，有人在评论中也做了类似回复）

第二行用于确认系统已经完成关闭网络接口相关的全部工作，以便下一步使用 ifup 启动接口。这也让我们了解到，网络服务实质运行的就是 ifdown 和 ifup。

文档中没有找到 --read-environment 参数的说明，该参数为 systemctl 正常工作所需。很多人以文档不完善为由不喜欢 systemctl。

很好。那么 ifup （和其成对出现的 ifdown） 到底做了哪些工作呢？长话短说，它运行了 /etc/network/if-pre-up.d/ 和 /etc/network/if-up.d/ 目录下的全部脚本；期间，这些脚本也可能会调用另外的脚本，依此类推。

其中一件工作就是运行了 dhclient，但我还不完全确定具体的机理，也许 udev 参与其中。

4) dhclient

dhclient 是一个程序，用于与 DHCP 服务器协商对应网络接口应该使用的 IP 地址的详细信息。同时，它也可以获取可用的 DNS 服务器并将其替换到 /etc/resolv.conf 中。

让我们开始跟踪并模拟它的行为，但仅在我实验虚拟机的 enp0s3 接口上。事先已经删除 /etc/resolv.conf 文件中的 nameserver 配置：

$ sed -i '/nameserver.*/d' /run/resolvconf/resolv.conf
$ cat /etc/resolv.conf | grep nameserver
$ dhclient -r enp0s3 && dhclient -v enp0s3
Killed old client process
Internet Systems Consortium DHCP Client 4.3.3
Copyright 2004-2015 Internet Systems Consortium.
All rights reserved.
For info, please visit https://www.isc.org/software/dhcp/
Listening on LPF/enp0s8/08:00:27:1c:85:19
Sending on   LPF/enp0s8/08:00:27:1c:85:19
Sending on   Socket/fallback
DHCPDISCOVER on enp0s8 to 255.255.255.255 port 67 interval 3 (xid=0xf2f2513e)
DHCPREQUEST of 172.28.128.3 on enp0s8 to 255.255.255.255 port 67 (xid=0x3e51f2f2)
DHCPOFFER of 172.28.128.3 from 172.28.128.2
DHCPACK of 172.28.128.3 from 172.28.128.2
bound to 172.28.128.3 -- renewal in 519 seconds.

$ cat /etc/resolv.conf | grep nameserver
nameserver 10.0.2.3

可见这就是 nameserver 的来源。

但稍等一下，命令中的 /run/resolvconf/resolv.conf 是哪个文件，不应该是 /etc/resolv.conf 吗？

事实上，/etc/resolv.conf 并不一定只是一个普通文本文件。

在我的虚拟机上，它是一个软链接，指向位于 /run/resolvconf 目录下的“真实文件”。这也暗示了我们，该文件是在系统启动时生成的；同时，这也是该文件注释告诉我们不要直接修改该文件的原因。

（LCTT 译注：在 CentOS 7 中，没有 resolvconf 命令，/etc/resolv.conf 也不是软链接）

假如上面命令中 sed 命令直接处理 /etc/resolv.conf 文件，效果是不同的，会有警告消息告知待操作的文件不能是软链接（sed -i 无法很好的处理软链接，它只会创建一个新文件）。

（LCTT 译注：CentOS 7 测试时，sed -i 命令操作软链接并没有警告，但确实创建了新文件取代软链接）

如果你继续深入查看配置文件 /etc/dhcp/dhclient.conf 的 supersede 部分，你会发现 dhclient 可以覆盖 DHCP 提供的 DNS 服务器。

linux-dns-2 (2)

（大致）准确的关系图

第二部分的结束语

第二部分到此结束。信不信由你，这是一个某种程度上简化的流程版本，但我尽量保留重要和值得了解的部分，让你不会感到无趣。大部分内容都是围绕实际脚本的运行展开的。

但我们的工作还没有结束，在第三部分，我们会介绍这些之上的更多层次。

让我们简要列出我们已经介绍过的内容：

  • nsswitch
  • /etc/hosts
  • /etc/resolv.conf
  • /run/resolvconf/resolv.conf
  • systemd 和网络服务
  • ifup 和 ifdown
  • dhclient
  • resolvconf
  1. 事实上，这是相对于 POSIX 标准的，故不限于 Linux （我从上一篇文章的一条极好的回复中了解到这一点） ↩
  2. 我不明白为何这没有导致我例子中的 vagrant 会话中断 （有谁明白吗？）。 ↩

via: https://zwischenzugs.com/2018/06/18/anatomy-of-a-linux-dns-lookup-part-ii/

作者：ZWISCHENZUGS
译者：pinewall
校对：wxy

本文由 LCTT 原创编译，Linux中国 荣誉推出

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