聊一聊 tcp/ip 在.NET故障分析的重要性

一線碼農發表於2023-11-07

一：背景

1. 講故事

這段時間分析了幾個和網路故障有關的.NET程式之後，真的越來越體會到計算機基礎課的重要，比如 計算機網路 課，如果沒有對 tcpip協議 的深刻理解，解決這些問題真的很難，因為你只能在高層做黑盒測試，你無法看到 tcp 層面的握手和psh通訊。

這篇我們透過兩個小例子來理解一下 tcp 協議在故障分析中的作用。

二：tcp協議的兩個小例子

1. 程式突然大量超時

這個故事起源於一位朋友遇到的問題：

起初程式跑的一直都是好好的，但會有偶發性突然無法訪問，奇怪的是在故障時手工訪問域名時又是正常的，後面又莫名奇怪的好了，請問這是怎麼回事？

這種問題朋友雖然抓了dump，但在dump中尋找問題很難，因為大機率是在 http 通訊中出了問題，需要用類似 wireshark 去做流量監控，最後發現的原因是代理伺服器偶發的抽風，導致 C# 的 HttpClient 無法訪問。

為了方便演示，這裡用一段簡單的測試程式碼。

WebAPI 程式碼

建立一個 WebApi 骨架程式碼，然後部署 Windows 虛擬機器上。



        [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();
        }

並且在 appsetttings.json 中配置對外埠為 80。


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

Client 的 HttpClient

這裡面我用 hosts 做了虛擬機器 192.168.25.133 myproxy.com 的對映，然後透過域名的方式訪問。


    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
                {
                    // 傳送 GET 請求
                    HttpResponseMessage response = await client.GetAsync("http://youtube.com/WeatherForecast");

                    // 檢查響應狀態碼
                    response.EnsureSuccessStatusCode();

                    // 讀取響應內容
                    string responseBody = await response.Content.ReadAsStringAsync();

                    // 輸出響應內容
                    Console.WriteLine(responseBody);

                    await Task.Delay(1000);
                }
                catch (HttpRequestException e)
                {
                    Console.WriteLine($"{DateTime.Now} HTTP 請求異常：{e.Message} {e.GetType().Name}");
                }
            }

        }
    }

開啟 wireshark 進行流量監聽，將程式執行起來，發現一切都是那麼太平，截圖如下：

由於某些原因，代理伺服器出了問題，這裡用關閉的方式來模擬，再次觀察 wireshark 可以發現，沒有收到伺服器對154號包的響應，client 這邊根據 RTO=1s 進行重試。

2. DNS解析到的IP無法訪問

有些朋友程式出現了卡死，原因在於設定了很長的 Timeout，這種 Timeout 挺有意思，域名能夠透過 DNS 解析到 IP，但 IP 無法被訪問到，導致 client 這邊在不斷的重試，直到 timeout 的時限到時丟擲異常。

接下來還是用 HttpClient 做一個小例子，直接訪問 youtube.com ，參考如下程式碼：


static async Task Main(string[] args)
        {
            HttpClient client = new HttpClient();

            for (int i = 0; i < 100000; i++)
            {
                try
                {
                    // 傳送 GET 請求
                    HttpResponseMessage response = await client.GetAsync("http://youtube.com");

                    // 檢查響應狀態碼
                    response.EnsureSuccessStatusCode();

                    // 讀取響應內容
                    string responseBody = await response.Content.ReadAsStringAsync();

                    // 輸出響應內容
                    Console.WriteLine(responseBody);

                    await Task.Delay(1000);
                }
                catch (HttpRequestException e)
                {
                    Console.WriteLine($"{DateTime.Now} HTTP 請求異常：{e.Message} {e.GetType().Name}");
                }
            }
        }

開啟 wireshark 啟動監控，然後將程式執行起來，截圖如下：