如何利用HTTPDNS降低DNS解析开销
1. 背景说明
移动场景下DNS的解析开销是整个网络请求延迟中不可忽视的一部分。一方面基于UDP的localDNS解析在高丢包率的移动网络环境下更容易出现解析超时的问题，另一方面在弱网环境下DNS解析所引入的动辄数百毫秒的网络延迟也大幅加重了整个业务请求的负担，直接影响用户的终极体验。
2. 解决方案
阿里云移动服务团队推出的HTTPDNS在解决了传统域名劫持以及调度精确性的问题的同时，也提供了开发者更灵活的DNS管理方式。通过在客户端合理地应用HTTPDNS管理策略，我们甚至能够做到DNS解析0延迟，大幅提升弱网环境下的网络通讯效率。
DNS解析0延迟的主要思路包括：
- 构建客户端DNS缓存；
通过合理的DNS缓存，我们确保每次网络交互的DNS解析都是从内存中获取IP信息，从而大幅降低DNS解析开销。根据业务的不同，我们可以制订更丰富的缓存策略，如根据运营商缓存，可以在网络切换的场景下复用已缓存的不同运营商线路的域名IP信息，避免网络切换后进行链路重选择引入的DNS网络解析开销。另外，我们还可以引入IP本地化离线存储，在客户端重启时快速从本地读取域名IP信息，大幅提升首页载入效率。
- 热点域名预解析；
在客户端启动过程中，我们可以通过热点域名的预解析完成热点域名的缓存载入。当真正的业务请求发生时，直接由内存中读取目标域名的IP信息，避免传统DNS的网络开销。
- 懒更新策略；
绝大多数场景下业务域名的IP信息变更并不频繁，特别是在单次APP的使用周期内，域名解析获取的IP往往是相同的（特殊业务场景除外）。因此我们可以利用DNS懒更新策略来实现TTL过期后的DNS快速解析。所谓DNS懒更新策略即客户端不主动探测域名对应IP的TTL时间，当业务请求需要访问某个业务域名时，查询内存缓存并返回该业务域名对应的IP解析结果。如果IP解析结果的TTL已过期，则在后台进行异步DNS网络解析与缓存结果更新。通过上述策略，用户的所有DNS解析都在与内存交互，避免了网络交互引入的延迟。
2.1 Demo示例
我们在HTTPDNS Demo github中提供了Android/iOS SDK以及HTTPDNS API接口的使用例程，这里我们通过使用Android SDK的例程演示如何实现0延迟的HTTPDNS服务。
public class NetworkRequestUsingHttpDNS {
private static HttpDnsService httpdns;
// 填入您的HTTPDNS accoutID信息，您可以从HTTPDNS控制台获取该信息
private static String accountID = "100000";
// 您的热点域名
private static final String[] TEST_URL = {"http://www.aliyun.com", "http://www.taobao.com"};
public static void main(final Context ctx) {
try {
// 设置APP Context和Account ID，并初始化HTTPDNS
httpdns = HttpDns.getService(ctx, accountID);
// DegradationFilter用于自定义降级逻辑
// 通过实现shouldDegradeHttpDNS方法，可以根据需要，选择是否降级
DegradationFilter filter = new DegradationFilter() {
@Override
public boolean shouldDegradeHttpDNS(String hostName) {
// 此处可以自定义降级逻辑，例如www.taobao.com不使用HttpDNS解析
// 参照HttpDNS API文档，当存在中间HTTP代理时，应选择降级，使用Local DNS
return hostName.equals("www.taobao.com") || detectIfProxyExist(ctx);
}
};
// 将filter传进httpdns，解析时会回调shouldDegradeHttpDNS方法，判断是否降级
httpdns.setDegradationFilter(filter);
// 设置预解析域名列表，真正使用时，建议您将预解析操作放在APP启动函数中执行。预解析操作为异步行为，不会阻塞您的启动流程
httpdns.setPreResolveHosts(new ArrayList<>(Arrays.asList("www.aliyun.com", "www.taobao.com")));
// 允许返回过期的IP，通过设置允许返回过期的IP，配合异步查询接口，我们可以实现DNS懒更新策略
httpdns.setExpiredIPEnabled(true);
// 发送网络请求
String originalUrl = "http://www.aliyun.com";
URL url = new URL(originalUrl);
HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
// 异步接口获取IP，当IP TTL过期时，由于采用DNS懒更新策略，我们可以直接从内存获得最近的DNS解析结果，同时HTTPDNS SDK在后台自动更新对应域名的解析结果
ip = httpdns.getIpByHostAsync(url.getHost());
if (ip != null) {
// 通过HTTPDNS获取IP成功，进行URL替换和HOST头设置
Log.d("HTTPDNS Demo", "Get IP: " + ip + " for host: " + url.getHost() + " from HTTPDNS successfully!");
String newUrl = originalUrl.replaceFirst(url.getHost(), ip);
conn = (HttpURLConnection) new URL(newUrl).openConnection();
// 设置HTTP请求头Host域
conn.setRequestProperty("Host", url.getHost());
}
DataInputStream dis = new DataInputStream(conn.getInputStream());
int len;
byte[] buff = new byte[4096];
StringBuilder response = new StringBuilder();
while ((len = dis.read(buff)) != -1) {
response.append(new String(buff, 0, len));
}
Log.e("HTTPDNS Demo", "Response: " + response.toString());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 检测系统是否已经设置代理，请参考HttpDNS API文档。
*/
public static boolean detectIfProxyExist(Context ctx) {
boolean IS_ICS_OR_LATER = Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.ICE_CREAM_SANDWICH;
String proxyHost;
int proxyPort;
if (IS_ICS_OR_LATER) {
proxyHost = System.getProperty("http.proxyHost");
String port = System.getProperty("http.proxyPort");
proxyPort = Integer.parseInt(port != null ? port : "-1");
} else {
proxyHost = android.net.Proxy.getHost(ctx);
proxyPort = android.net.Proxy.getPort(ctx);
}
return proxyHost != null && proxyPort != -1;
}
}
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