聊一聊 tcp/ip 在.NET故障分析的重要性

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。

C# 复制代码

        [HttpGet]
        public IEnumerable<WeatherForecast> 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();
        }

并且在 appsetttings.json 中配置对外端口为 80。

json 复制代码

{
  "Logging": {
    "LogLevel": {
      "Default": "Information",
      "Microsoft.AspNetCore": "Warning"
    }
  },
  "Kestrel": {
    "Endpoints": {
      "Http": {
        "Url": "http://0.0.0.0:80"
      }
    }
  }
}

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。

C# 复制代码

    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}");
                }
            }

        }
    }

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：

C# 复制代码

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}");
                }
            }
        }

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。