DNS 解析的过程是怎样的？

简答

在地址栏输入 www.example.com，浏览器要先知道它的 IP 才能建立连接，把域名查成 IP 的过程就是 DNS 解析。

查找是一层层往外走的。先查浏览器自己的缓存，没有就交给操作系统，系统查自己的缓存和 hosts 文件；还没有，就发给配置好的递归解析器，通常是运营商或公共 DNS。递归解析器没有缓存时，从根服务器问起：根告诉它 .com 归哪些服务器管，.com 的服务器告诉它 example.com 的权威服务器，权威服务器给出最终的 IP。

这里有两种查询方式。浏览器和系统对递归解析器发的是递归查询，意思是“你替我查到底，只给我答案”；递归解析器问根和顶级域时是迭代查询，对方只回一句“去问某某”，由它自己接着问。每条结果带一个 TTL，表示能缓存多少秒，各层缓存靠它决定什么时候重新查。

前端能做的是减少要解析的域名数量，对确定要用的第三方域名用 dns-prefetch 或 preconnect 提前解析。还要知道改了 DNS 记录不会马上全网生效，旧结果要等 TTL 过期。

一次完整的解析经过哪些地方

假设所有缓存都是空的，浏览器要访问 www.example.com，大致会经过这几步：

浏览器查自己的 DNS 缓存，没有。
浏览器调用操作系统的解析接口。系统查自己的缓存和 hosts 文件，hosts 文件把主机名直接对应到 IP，常见配置下写在里面的名字不会再去问网络。
系统把查询发给配置的递归解析器，并要求它“替我查到底”。
递归解析器问根服务器，根服务器不知道最终答案，但知道 .com 由哪些服务器负责，返回这些服务器的名字和地址。
递归解析器问 .com 的服务器，得到 example.com 的权威服务器。
递归解析器问权威服务器，拿到 www.example.com 的 A 记录（IPv4）或 AAAA 记录（IPv6）。
递归解析器把结果交回系统，各层按 TTL 缓存下来。

为什么递归解析器知道根服务器在哪？因为根服务器的地址是预先配置在解析器里的。RFC 1034 说，解析器不知道该问谁时，要用配置文件里列出的服务器起步，通常是两个根服务器和两个本域服务器，从根出发最终能查到整个域名空间。

实际上大多数查询走不完这七步。递归解析器服务大量用户，.com 的服务器地址、热门网站的记录几乎总在它的缓存里，所以常见的情况是第 3 步就直接拿到答案。

第 2 步具体先查缓存还是先查 hosts，取决于操作系统和配置。比如 Linux 上由 /etc/nsswitch.conf 的 hosts: 一行决定先查 files（hosts 文件）还是 dns。面试时说“系统会查本地缓存和 hosts 文件”就够了。

递归查询和迭代查询有什么区别

这两个词描述的是“谁负责把查询走完”。RFC 1034 说，一个服务器遇到自己答不了的查询有两种做法：递归，就是它替客户端去别的服务器继续查；迭代，就是它把客户端指到另一个服务器，让客户端自己去查。

所以浏览器所在的机器只发一次请求，就能等到最终结果，因为它对递归解析器用的是递归方式。递归解析器对根、顶级域、权威服务器用的是迭代方式，每次只得到“去问谁”的指引，叫作引荐（referral），然后自己发下一次查询。

为什么不让根服务器也递归？RFC 1034 写明，DNS 必须实现迭代方式，递归只是可选项；所有名字服务器都必须支持非递归查询，提供递归的服务器还可以限制谁能用。所以根和顶级域服务器只需要回答自己知道的那一层，查到底的工作交给递归解析器。

TTL 怎样影响缓存

每条 DNS 记录都带一个 TTL，单位是秒，表示这条记录最多能在缓存里留多久，由管理这个域名的人设置。下面用一个小例子模拟“过期就重新查”：

JavaScript

const cache = new Map();

function remember(name, ip, ttlSeconds, now) {
  cache.set(name, { ip, expiresAt: now + ttlSeconds * 1000 });
}

function lookup(name, now) {
  const hit = cache.get(name);
  if (hit && now < hit.expiresAt) return `${hit.ip}（缓存）`;
  cache.delete(name);
  return '缓存没有或已过期，去问递归解析器';
}

remember('www.example.com', '192.0.2.10', 300, 0);
console.log(lookup('www.example.com', 60_000));
console.log(lookup('www.example.com', 299_000));
console.log(lookup('www.example.com', 300_000));
// 192.0.2.10（缓存）
// 192.0.2.10（缓存）
// 缓存没有或已过期，去问递归解析器

TTL 是 300 秒，所以第 60 秒和第 299 秒都直接用缓存，到第 300 秒才重新查。这就是为什么改了 DNS 记录，有的用户还会访问到旧 IP：他们那一路的缓存里还存着旧记录，要等 TTL 到期。

RFC 1034 给出的做法是：预计要换 IP 时，提前把 TTL 调小，换完再调回去。TTL 设成 0 表示不允许缓存。

查不到的结果也会被缓存。域名不存在时，权威服务器的回复里带着这个区域的 SOA 记录，RFC 2308 规定按它来决定这个“否定结果”能缓存多久。所以刚上线一个新子域，如果之前有人查过并得到“不存在”，也可能要等一会儿才能解析到。

前端能做什么

DNS 只在和新域名建连时发生，前端能做的是让它少发生、早发生。

页面依赖的域名越多，要解析的次数越多，所以静态资源不要散在太多域名上。对确定要用的第三方域名，可以在 HTML 里提前声明：

HTML

<link rel="dns-prefetch" href="https://analytics.example" />
<link rel="preconnect" href="https://cdn.example" crossorigin />

dns-prefetch 只提前解析，preconnect 连 TCP 和 TLS 握手都提前做，怎么选见《dns-prefetch、preconnect 和 preload 应该怎样选择？》。DNS 在页面加载中具体花了多久，可以用 Navigation Timing 的 domainLookupStart 和 domainLookupEnd 量出来，见《DNS、TCP 和 TLS 握手分别会给页面增加哪些等待？》。

CDN 也常常借助 DNS 工作：网站把域名用 CNAME 指向 CDN 提供的域名，CDN 再决定把用户导向哪个节点，见《CDN 的原理是什么？前端怎样用好 CDN？》。

常见追问

DNS 用 UDP 还是 TCP？

RFC 1035 推荐普通查询用 UDP，一问一答不用建连。UDP 回复超出长度限制会被截断并打上 TC 标记，客户端再改用 TCP 查；区域传送必须用 TCP。现在还有基于 HTTPS 的 DoH（RFC 8484）和基于 TLS 的 DoT（RFC 7858），用来加密查询内容。

hosts 文件有什么用？

它把主机名直接对应到 IP，系统解析时会按配置查它，常见配置下命中了就不再问网络。开发时常用来把线上域名指到本机或测试服务器，但改完要注意浏览器和系统可能还缓存着旧结果。

为什么说 DNS 是分布式的？

没有一台服务器保存所有域名。根只知道顶级域归谁管，顶级域只知道下一级归谁管，每个域名的记录由它自己的权威服务器维护。这样每一层只管自己那一段，加上缓存，系统才能扛住全世界的查询。