DNS的全稱domain name system，既然是一個系統就有使用者端和伺服器之分。一般情況來說我們並不需要感知這個DNS使用者端的存在，因為我們在瀏覽器存取某個域名的時候，瀏覽器作為使用者端已經實現了這個工作。
但是有時候我們沒有使用瀏覽器，比如在netty環境中，如何構建一個DNS請求呢？
在RFC的規範中，DNS傳輸協定有很多種,如下所示：
這些協定都有對應的實現方式，我們先來看下Do53/TCP，也就是使用TCP進行DNS協定傳輸。
先來考慮一下如何在netty中使用Do53/TCP協定，進行DNS查詢。
因為DNS是使用者端和伺服器的模式，我們需要做的是構建一個DNS使用者端，向已知的DNS伺服器端進行查詢。
已知的DNS伺服器地址有哪些呢？
除了13個root DNS IP地址以外，還出現了很多免費的公共DNS伺服器地址,比如我們常用的阿里DNS,同時提供了IPv4/IPv6 DNS和DoT/DoH服務。
IPv4:
223.5.5.5
223.6.6.6
IPv6:
2400:3200::1
2400:3200:baba::1
DoH 地址:
https://dns.alidns.com/dns-query
DoT 地址:
dns.alidns.com
再比如百度DNS，提供了一組IPv4和IPv6的地址：
IPv4:
180.76.76.76
IPv6:
2400:da00::6666
還有114DNS:
114.114.114.114
114.114.115.115
當然還有很多其他的公共免費DNS，這裡我選擇使用阿里的IPv4:223.5.5.5為例。
有了IP地址，我們還需要指定netty的連線埠號，這裡預設的是53。
然後就是我們要查詢的域名了，這裡以www.flydean.com為例。
你也可以使用你係統中設定的DNS解析地址，以mac為例，可以通過nslookup進行檢視原生的DNS地址：
nslookup www.flydean.com
Server: 8.8.8.8
Address: 8.8.8.8#53
Non-authoritative answer:
www.flydean.com canonical name = flydean.com.
Name: flydean.com
Address: 47.107.98.187
有了DNS Server的IP地址，接下來我們需要做的就是搭建netty client，然後向DNS server端傳送DNS查詢訊息。
因為我們進行的是TCP連線，所以可以藉助於netty中的NIO操作來實現，也就是說我們需要使用NioEventLoopGroup和NioSocketChannel來搭建netty使用者端：
final String dnsServer = "223.5.5.5";
final int dnsPort = 53;
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
Bootstrap b = new Bootstrap();
b.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new Do53ChannelInitializer());
final Channel ch = b.connect(dnsServer, dnsPort).sync().channel();
netty中的NIO Socket底層使用的就是TCP協定，所以我們只需要像常用的netty使用者端服務一樣構建使用者端即可。
然後呼叫Bootstrap的connect方法連線到DNS伺服器，就建立好了channel連線。
這裡我們在handler中傳入了自定義的Do53ChannelInitializer，我們知道handler的作用是對訊息進行編碼、解碼和對訊息進行讀取。因為目前我們並不知道使用者端查詢的訊息格式，所以Do53ChannelInitializer的實現我們在後面再進行詳細講解。
netty提供了DNS訊息的封裝，所有的DNS訊息，包括查詢和響應都是DnsMessage的子類。
每個DnsMessage都有一個唯一標記的ID，還有代表這個message型別的DnsOpCode。
對於DNS來說，opCode有下面這幾種：
public static final DnsOpCode QUERY = new DnsOpCode(0, "QUERY");
public static final DnsOpCode IQUERY = new DnsOpCode(1, "IQUERY");
public static final DnsOpCode STATUS = new DnsOpCode(2, "STATUS");
public static final DnsOpCode NOTIFY = new DnsOpCode(4, "NOTIFY");
public static final DnsOpCode UPDATE = new DnsOpCode(5, "UPDATE");
因為每個DnsMessage都可能包含4個sections,每個section都以DnsSection來表示。因為有4個section，所以在DnsSection定義了4個section型別:
QUESTION,
ANSWER,
AUTHORITY,
ADDITIONAL;
每個section裡面又包含了多個DnsRecord, DnsRecord代表的就是Resource record,簡稱為RR，RR中有一個CLASS欄位，下面是DnsRecord中CLASS欄位的定義：
int CLASS_IN = 1;
int CLASS_CSNET = 2;
int CLASS_CHAOS = 3;
int CLASS_HESIOD = 4;
int CLASS_NONE = 254;
int CLASS_ANY = 255;
DnsMessage是DNS訊息的統一表示，對於查詢來說，netty中提供了一個專門的查詢類叫做DefaultDnsQuery。
先來看下DefaultDnsQuery的定義和建構函式：
public class DefaultDnsQuery extends AbstractDnsMessage implements DnsQuery {
public DefaultDnsQuery(int id) {
super(id);
}
public DefaultDnsQuery(int id, DnsOpCode opCode) {
super(id, opCode);
}
DefaultDnsQuery的建構函式需要傳入id和opCode。
我們可以這樣定義一個DNS查詢：
int randomID = (int) (System.currentTimeMillis() / 1000);
DnsQuery query = new DefaultDnsQuery(randomID, DnsOpCode.QUERY)
既然是QEURY,那麼還需要設定4個sections中的查詢section:
query.setRecord(DnsSection.QUESTION, new DefaultDnsQuestion(queryDomain, DnsRecordType.A));
這裡呼叫的是setRecord方法向section中插入RR資料。
這裡的RR資料使用的是DefaultDnsQuestion。DefaultDnsQuestion的建構函式有兩個，一個是要查詢的domain name，這裡就是"www.flydean.com",另外一個引數是dns記錄的型別。
dns記錄的型別有很多種，在netty中有一個專門的類DnsRecordType表示,DnsRecordType中定義了很多個型別，如下所示：
public class DnsRecordType implements Comparable<DnsRecordType> {
public static final DnsRecordType A = new DnsRecordType(1, "A");
public static final DnsRecordType NS = new DnsRecordType(2, "NS");
public static final DnsRecordType CNAME = new DnsRecordType(5, "CNAME");
public static final DnsRecordType SOA = new DnsRecordType(6, "SOA");
public static final DnsRecordType PTR = new DnsRecordType(12, "PTR");
public static final DnsRecordType MX = new DnsRecordType(15, "MX");
public static final DnsRecordType TXT = new DnsRecordType(16, "TXT");
...
因為型別比較多，我們挑選幾個常用的進行講解。
以上幾個是我們經常會用到的dns record型別。
這裡我們選擇使用A，用來查詢域名對應的主機IP地址。
構建好query之後，我們就可以使用netty client傳送query指令到dns伺服器了，具體的程式碼如下：
DnsQuery query = new DefaultDnsQuery(randomID, DnsOpCode.QUERY)
.setRecord(DnsSection.QUESTION, new DefaultDnsQuestion(queryDomain, DnsRecordType.A));
ch.writeAndFlush(query).sync();
DNS的查詢訊息我們已經傳送出去了，接下來就是對訊息的處理和解析了。
還記得我們自定義的Do53ChannelInitializer嗎？看一下它的實現：
class Do53ChannelInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) {
ChannelPipeline p = ch.pipeline();
p.addLast(new TcpDnsQueryEncoder())
.addLast(new TcpDnsResponseDecoder())
.addLast(new Do53ChannelInboundHandler());
}
}
我們向pipline中新增了兩個netty自帶的編碼解碼器TcpDnsQueryEncoder和TcpDnsResponseDecoder，還有一個自定義用來做訊息解析的Do53ChannelInboundHandler。
因為我們向channel中寫入的是DnsQuery,所以需要一個encoder將DnsQuery編碼為ByteBuf,這裡使用的是netty提供的TcpDnsQueryEncoder：
public final class TcpDnsQueryEncoder extends MessageToByteEncoder<DnsQuery>
TcpDnsQueryEncoder繼承自MessageToByteEncoder，表示將DnsQuery編碼為ByteBuf。
看下他的encode方法：
protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, DnsQuery msg, ByteBuf out) throws Exception {
out.writerIndex(out.writerIndex() + 2);
this.encoder.encode(msg, out);
out.setShort(0, out.readableBytes() - 2);
}
可以看到TcpDnsQueryEncoder在msg編碼之前儲存了msg的長度資訊，所以是一個基於長度的物件編碼器。
這裡的encoder是一個DnsQueryEncoder物件。
看一下它的encoder方法：
void encode(DnsQuery query, ByteBuf out) throws Exception {
encodeHeader(query, out);
this.encodeQuestions(query, out);
this.encodeRecords(query, DnsSection.ADDITIONAL, out);
}
DnsQueryEncoder會依次編碼header、questions和records。
完成編碼之後，我們還需要從DNS server的返回中decode出DnsResponse，這裡使用的是netty自帶的TcpDnsResponseDecoder:
public final class TcpDnsResponseDecoder extends LengthFieldBasedFrameDecoder
TcpDnsResponseDecoder繼承自LengthFieldBasedFrameDecoder，表示資料是以欄位長度來進行分割的，這和我們剛剛將的encoder的格式類似。
來看下他的decode方法：
protected Object decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in) throws Exception {
ByteBuf frame = (ByteBuf)super.decode(ctx, in);
if (frame == null) {
return null;
} else {
DnsResponse var4;
try {
var4 = this.responseDecoder.decode(ctx.channel().remoteAddress(), ctx.channel().localAddress(), frame.slice());
} finally {
frame.release();
}
return var4;
}
}
decode方法先呼叫LengthFieldBasedFrameDecoder的decode方法將要解碼的內容提取出來，然後呼叫responseDecoder的decode方法，最終返回DnsResponse。
這裡的responseDecoder是一個DnsResponseDecoder。具體decoder的細節這裡就不過多闡述了。感興趣的同學可以自行查閱程式碼檔案。
最後，我們得到了DnsResponse物件。
接下來就是自定義的InboundHandler對訊息進行解析了：
class Do53ChannelInboundHandler extends SimpleChannelInboundHandler<DefaultDnsResponse>
在它的channelRead0方法中，我們呼叫了readMsg方法對訊息進行處理：
private static void readMsg(DefaultDnsResponse msg) {
if (msg.count(DnsSection.QUESTION) > 0) {
DnsQuestion question = msg.recordAt(DnsSection.QUESTION, 0);
log.info("question is :{}",question);
}
int i = 0, count = msg.count(DnsSection.ANSWER);
while (i < count) {
DnsRecord record = msg.recordAt(DnsSection.ANSWER, i);
//A記錄用來指定主機名或者域名對應的IP地址
if (record.type() == DnsRecordType.A) {
DnsRawRecord raw = (DnsRawRecord) record;
log.info("ip address is: {}",NetUtil.bytesToIpAddress(ByteBufUtil.getBytes(raw.content())));
}
i++;
}
}
DefaultDnsResponse是DnsResponse的一個實現，首先判斷msg中的QUESTION個數是否大於零。
如果大於零，則列印出question的資訊。
然後再解析出msg中的ANSWER並列印出來。
最後，我們可能得到這樣的輸出：
INFO c.f.dnstcp.Do53ChannelInboundHandler - question is :DefaultDnsQuestion(www.flydean.com. IN A)
INFO c.f.dnstcp.Do53ChannelInboundHandler - ip address is: 47.107.98.187
以上就是使用netty建立DNS client進行TCP查詢的講解。
本文的程式碼，大家可以參考：
更多內容請參考 http://www.flydean.com/54-netty-dns-over-tcp/
最通俗的解讀，最深刻的乾貨，最簡潔的教學，眾多你不
歡迎關注我的公眾號:「程式那些事」,懂技術，更懂你！