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。

1. WebAPI 代码

创建一个 WebApi 骨架代码，然后部署 Windows 虚拟机上。

          [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。

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

2. 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。

     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：

 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。