聊一聊 tcp/ip 在.NET故障分析的重要性

之县

一：背景

1. 讲故事

这段时间分析了几个和网络故障有关的.NET程序之后，真的越来越体会到计算机基础课的重要，比如 计算机网络 课，如果没有对 tcpip协议 的深刻理解，解决这些问题真的很难，因为你只能在高层做黑盒测试，你无法看到 tcp 层面的握手和psh通讯。
这篇我们通过两个小例子来理解一下 tcp 协议在故障分析中的作用。
二：tcp协议的两个小例子

1. 程序突然大量超时

这个故事起源于一位朋友遇到的问题：

起初程序跑的一直都是好好的，但会有偶发性突然无法访问，奇怪的是在故障时手工访问域名时又是正常的，后面又莫名奇怪的好了，请问这是怎么回事？

这种问题朋友虽然抓了dump，但在dump中寻找问题很难，因为大概率是在 http 通讯中出了问题，需要用类似 wireshark 去做流量监控，最后发现的原因是代理服务器偶发的抽风，导致 C# 的 HttpClient 无法访问。
为了方便演示，这里用一段简单的测试代码。

• WebAPI 代码
  

创建一个 WebApi 骨架代码，然后部署 Windows 虚拟机上。

1.         [HttpGet]
2.         public IEnumerable<WeatherForecast> Get()
3.         {
4.             return Enumerable.Range(1, 5).Select(index => new WeatherForecast
5.             {
6.                 Date = DateTime.Now.AddDays(index),
7.                 TemperatureC = Random.Shared.Next(-20, 55),
8.                 Summary = Summaries[Random.Shared.Next(Summaries.Length)]
9.             })
10.             .ToArray();
11.         }

复制代码

并且在 appsetttings.json 中配置对外端口为 80。

1. {
2.   "Logging": {
3.     "LogLevel": {
4.       "Default": "Information",
5.       "Microsoft.AspNetCore": "Warning"
6.     }
7.   },
8.   "Kestrel": {
9.     "Endpoints": {
10.       "Http": {
11.         "Url": "http://0.0.0.0:80"
12.       }
13.     }
14.   }
15. }

复制代码

• Client 的 HttpClient
  

这里面我用 hosts 做了虚拟机 192.168.25.133 myproxy.com 的映射，然后通过域名的方式访问。

1.     internal class Program
2.     {
3.         public static HttpClient client = new HttpClient(new HttpClientHandler()
4.         {
5.             Proxy = new WebProxy("http://myproxy.com")
6.         });
8.         static async Task Main(string[] args)
9.         {
10.             for (int i = 0; i < 100000; i++)
11.             {
12.                 try
13.                 {
14.                     // 发送 GET 请求
15.                     HttpResponseMessage response = await client.GetAsync("http://youtube.com/WeatherForecast");
17.                     // 检查响应状态码
18.                     response.EnsureSuccessStatusCode();
20.                     // 读取响应内容
21.                     string responseBody = await response.Content.ReadAsStringAsync();
23.                     // 输出响应内容
24.                     Console.WriteLine(responseBody);
26.                     await Task.Delay(1000);
27.                 }
28.                 catch (HttpRequestException e)
29.                 {
30.                     Console.WriteLine($"{DateTime.Now} HTTP 请求异常：{e.Message} {e.GetType().Name}");
31.                 }
32.             }
34.         }
35.     }

复制代码

打开 wireshark 进行流量监听，将程序运行起来，发现一切都是那么太平，截图如下：

由于某些原因，代理服务器出了问题，这里用 关闭的方式来模拟，再次观察 wireshark 可以发现，没有收到服务器对154号包的响应，client 这边根据 RTO=1s 进行重试。

2. DNS解析到的IP无法访问

有些朋友程序出现了卡死，原因在于设置了很长的 Timeout，这种 Timeout 挺有意思，域名能够通过 DNS 解析到 IP，但 IP 无法被访问到，导致 client 这边在不断的重试，直到 timeout 的时限到时抛出异常。
接下来还是用 HttpClient 做一个小例子，直接访问 youtube.com ，参考如下代码：

1. static async Task Main(string[] args)
2.         {
3.             HttpClient client = new HttpClient();
5.             for (int i = 0; i < 100000; i++)
6.             {
7.                 try
8.                 {
9.                     // 发送 GET 请求
10.                     HttpResponseMessage response = await client.GetAsync("http://youtube.com");
12.                     // 检查响应状态码
13.                     response.EnsureSuccessStatusCode();
15.                     // 读取响应内容
16.                     string responseBody = await response.Content.ReadAsStringAsync();
18.                     // 输出响应内容
19.                     Console.WriteLine(responseBody);
21.                     await Task.Delay(1000);
22.                 }
23.                 catch (HttpRequestException e)
24.                 {
25.                     Console.WriteLine($"{DateTime.Now} HTTP 请求异常：{e.Message} {e.GetType().Name}");
26.                 }
27.             }
28.         }

复制代码

打开 wireshark 启动监控，然后将程序运行起来，截图如下：

从卦中可以看到 client 发起了一个 DNS 查询，DNS服务器查询到 youtube.com 所对应的 IP 是 104.244.46.85，接下来应该就是 client 对这个 ip 发起 握手请求，截图如下：

从图中信息看，真的很尬尴，有如下两点信息：

• client 发起了 SYN 请求，结果没人鸟它，没人鸟主要是因为路径上的防火墙把这个 SYN ACK 给没收了。
  
• client 端按照 1s，2s，4s，8s 的RTO计时器超时进行重试，直到 HttpClient 等不及抛 TimeoutException 异常。
  

三：总结

人是活在错综复杂的关系网里，同样程序也是，要想解决更多的.NET程序故障，对 tcp/ip 体系知识的了解也同样必不可少。

来源:https://www.cnblogs.com/huangxincheng/archive/2023/11/07/17815469.html
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