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聊一聊 tcp/ip 在.NET故障分析的重要性

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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]        public IEnumerable Get()        {            return Enumerable.Range(1, 5).Select(index => new WeatherForecast            {                Date = DateTime.Now.AddDays(index),                TemperatureC = Random.Shared.Next(-20, 55),                Summary = Summaries[Random.Shared.Next(Summaries.Length)]            })            .ToArray();        }
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并且在 appsetttings.json 中配置对外端口为 80。
  1. {  "Logging": {    "LogLevel": {      "Default": "Information",      "Microsoft.AspNetCore": "Warning"    }  },  "Kestrel": {    "Endpoints": {      "Http": {        "Url": "http://0.0.0.0:80"      }    }  }}
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  • 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    {        public static HttpClient client = new HttpClient(new HttpClientHandler()        {            Proxy = new WebProxy("http://myproxy.com")        });        static async Task Main(string[] args)        {            for (int i = 0; i < 100000; i++)            {                try                {                    // 发送 GET 请求                    HttpResponseMessage response = await client.GetAsync("http://youtube.com/WeatherForecast");                    // 检查响应状态码                    response.EnsureSuccessStatusCode();                    // 读取响应内容                    string responseBody = await response.Content.ReadAsStringAsync();                    // 输出响应内容                    Console.WriteLine(responseBody);                    await Task.Delay(1000);                }                catch (HttpRequestException e)                {                    Console.WriteLine($"{DateTime.Now} HTTP 请求异常:{e.Message} {e.GetType().Name}");                }            }        }    }
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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)        {            HttpClient client = new HttpClient();            for (int i = 0; i < 100000; i++)            {                try                {                    // 发送 GET 请求                    HttpResponseMessage response = await client.GetAsync("http://youtube.com");                    // 检查响应状态码                    response.EnsureSuccessStatusCode();                    // 读取响应内容                    string responseBody = await response.Content.ReadAsStringAsync();                    // 输出响应内容                    Console.WriteLine(responseBody);                    await Task.Delay(1000);                }                catch (HttpRequestException e)                {                    Console.WriteLine($"{DateTime.Now} HTTP 请求异常:{e.Message} {e.GetType().Name}");                }            }        }
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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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