什么是域名解析？域名解析的完整流程是什么？如何清理DNS缓存？（附源码）

1、什么是域名？

2、为什么使用域名？

3、域名解析的完整流程

4、调用gethostbyname系统接口将域名解析成IP地址

5、为什么需要清理系统DNS缓存？

6、使用cmd命令清理DNS缓存

7、通过代码去清除系统DNS缓存

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1、什么是域名？

域名是指互联网中的网站或者服务器的地址，这些名称由多个字符组成，通常是以“.com”、“.net”、“.cn”等结尾，比如大家常用的www.baidu.com（百度）、www.163.com（网易）等。一个好的域名，是连接客户和企业的桥梁，可以增加企业的知名度，使得客户更加容易地找到它们的网站，提高客户的转化率。

2、为什么使用域名？

首先，域名便于记忆。由于IP地址不方便记忆且不能显示地址组织的名称和性质，人们设计出了域名，并通过域名系统（DNS，Domain Name System）来将域名和IP地址相互映射。域名好记忆很多，使人能更方便地访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP地址数串。

其次，远端服务器的IP可能会变动。域名一旦确定下来，一般就不会频繁地更改，特别是百度和网易这种门户网站，用户习惯使用固定的域名去访问指定的网站。但域名对应的IP地址可能会变更，在IP地址变更后，用户还能正常地通过域名去访问（对域名进行解析获取最新的IP地址）。

此外，同一个域名可能会配置多个IP地址，不同的IP地址对应着不同的运营商线路，比如移动线路、电信线路和联通线路（不同的用户可能使用不同运营商的网络），从不同线路进来的，会解析出对应线路的IP地址，这样就避免了跨运营商网络访问，可以有效地提高访问的速度。

有的客户端软件支持用户去配置要访问的服务器地址，可以直接添加域名地址。有的软件则会内置要访问的服务器域名，不需要将服务器地址的配置暴露给用户（没有提供配置远端服务器地址的入口），软件在登录时直接使用内置的域名地址登录远端的服务器，比如QQ、微信及企业微信等。

3、域名解析的完整流程

当软件使用域名访问远端的服务器时，软件内部会先将域名转换成IP地址，然后通过IP地址去连接远端的服务器，然后再和远端的服务器进行数据交互。将域名转换成IP地址的过程，就称为域名解析。

为啥域名要转换成IP地址后才能访问远端的服务器呢？其实很好理解，软件是通过网络和远端的服务器进行交互的。从TCPIP的分层模型来看：

域名属于应用层的概念（解析域名所使用的DNS协议，也属于应用层的协议），而进入到网络层，则需要使用IP路由去寻找远端的服务器，IP路由肯定要使用到IP地址，所以应用层需要事先将域名转换成IP地址后，使用IP地址去连接远端的服务器。

在进行域名解析时，底层会使用专用的DNS域名查询协议去查询域名对应IP地址。一般我们不需要关注DNS查询协议具体的格式和交互过程，我们只需要了解查询的大概流程即可。下面我们就来详细介绍一下域名解析的完整流程。

DNS服务器大致分为三种类型：根DNS服务器、顶级域DNS服务器和权威DNS服务器，其中顶级域DNS服务器主要负责诸如com、org、net、edu、gov 等顶级域名，如下：

根DNS服务器存储了所有顶级域DNS服务器的 IP 地址，可以通过根服务器找到顶级域服务器，比如百度的域名www.baidu.com，根服务器会返回所有维护 com 这个顶级域服务器的 IP 地址。然后你任选其中一个顶级域服务器发送请求，该顶级域服务器拿到域名后能够给出负责当前域的权威服务器地址。以百度的域名为例，顶级域服务器将返回所有负责百度这个域的权威服务器地址。接着任选其中一个权威服务器地址查询“www.baidu.com”的具体 IP 地址，最终权威服务器会返回给你具体的 IP 地址。此外，本地 DNS 服务器是具有缓存功能的，通常两天内的记录都会被缓存。

所以，通过DNS系统查询域名对应的 IP 的具体步骤如下：

① 操作系统先查本地 hosts文件中是否有记录，如果有，则直接返回相对应映射的IP地址。hosts文件位于C:\Windows\System32\drivers\etc路径中，内容如下：

② 如果本地hosts文件中没有配置，则主机向自己的本地DNS服务器发送查询报文，如果本地DNS服务器缓存中有，将直接返回结果。
③ 如果本地服务器缓存中没有（操作系统中会有DNS缓存），则从内置在内部的根DNS服务器列表（全球13台，固定的IP地址）中选一个发送查询报文。
④ 根服务器解析域名中的后缀名，告诉本地服务器负责该后缀名的所有顶级服务器列表。
⑤ 本地服务器选择其中一个顶级域服务器发送查询请求，顶级域服务器拿到域名后继续解析，返回对应域的所有权威服务器列表。
⑥ 本地服务器再向返回的权威服务器发送查询报文，最终会从某一个权威服务器上得到具体的 IP 地址。
⑦ 主机返回结果IP。

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4、调用gethostbyname系统接口将域名解析成IP地址

当我们使用客户端软件或者浏览器通过域名访问远端的服务器时，作为用户，不感知域名解析的过程，如果当前使用的是浏览器，则由浏览器内部去负责进行域名解析；如果当前使用的是客户端软件，则由客户端软件通过代码去完成域名解析。

那如何通过代码将域名解析成IP地址呢？其实很简单，只要调用系统API函数gethostbyname即可实现。

注意，gethostbyname函数可能会产生短暂的堵塞，该函数内部会先到系统DNS缓存中去查找；如果没找到，则到网卡上配置的DNS服务器上去查询域名对应的IP地址；如果本地DNS查询不到，则会到远端的DNS服务器上去查询，所以这个域名解析的过程可能会比较耗时。至于DNS域名的详细查询过程，文章开始时已经详细讲述，此处就不再赘述了。

所以，我们需要将对gethostbyname函数调用的代码，放置在一个新的线程中，等解析出来后再将IP信息投递出来给主线程。相关的代码如下所示：

// 域名解析线程函数
UINT __stdcall QueryDomainThread( LPVOID pParam )
{
	char* lpszDomainName = (char*)pParam; 
 
	struct hostent *pHost = gethostbyname( lpszDomainName ); 
	if( NULL == pHost )  
	{   
		// ::PostMessage // 通知主线程域名解析失败
		return 0;   
	}
 
	if ( pHost->h_addr_list[0] != NULL ) 
	{ 
		u32 dwIP = (*(in_addr*)pHost->h_addr_list[0]).S_un.S_addr; 
		// ::PostMessage // 通知主线程域名解析成功，将解析出来的IP投递过去
	}  
 
	return 0; 
}
 
// 发起域名解析，创建新的线程去解析
LRESULT StartQueryDomain( char* lpszDomainName )
{
	// 此处不能直接将局部变量lpszDomainName传到线程函数中，因为启动线程的_beginthreadex返回时，线程函数不一定跑起来了
	// 所以最好搞一个成员变量或者全局变量，将lpszDomainName中的字符串拷贝下来，然后给_beginthreadex传递这个声明周期
	// 更长的变量
	strcpy( g_szMDomainName, lpszDomainName );
 
    // 线程函数QueryDomainThread的实现，上面已经给出
	HANDLE hThread= (HANDLE)_beginthreadex( NULL, 0, QueryDomainThread, (void*)g_szMDomainName, 0, NULL );
	if( hThread != NULL )
	{
		CloseHandle( hThread );
		return S_OK;
	}
 
	return S_FALSE;
}

5、为什么需要清理系统DNS缓存？

假设服务器的IP地址变更，但我们PC端的系统DNS缓存中没有更新（我们在实际项目中遇到过），根据上面讲到的域名解析的流程，我们PC客户端软件使用域名访问远端的服务器时，发现本端系统DNS缓存中存放有域名对应的IP地址，就会直接从缓存中取出IP地址，就不会再向DNS服务器请求IP地址了。

系统之所以要建立系统DNS缓存，目的是为了提高应用访问服务器的效率，进行域名解析时如果系统缓存中目标域名对应的IP记录，直接取出来使用即可，就不用每次都向域名服务器发起域名查询请求，有效地减少了域名解析的时间。但DNS缓存也有不好的影响，比如此处的问题。

但从系统DNS缓存中取出的是老的IP地址，服务器IP地址已经变更，所以也就无法访问到服务器了。

当遇到这类可以连外网但服务器无法访问时，可能是系统DNS缓存引起的，可以尝试清理一下系统DNS缓存，这样在解析域名时就会向DNS服务器发起域名查询请求，就能查询到最新的IP地址了，也就能正常地访问到服务器了。

6、使用cmd命令清理DNS缓存

可以直接在cmd命令行窗口中使用ipconfig /flushdns命令即可清理系统的DNS缓存，如下所示：

这个命令其实是调用系统程序ipconfig.exe，在程序启动时给程序传递命令行参数/flushdns，程序启动起来后检测到命令行参数/flushdns，就会去执行清理DNS缓存的操作。

我们还可以使用ipconfig /displaydns命令去查看系统DNS缓存中的信息，如下所示：

DNS缓存中存放着一条一条域名解析记录，每一条记录中的字段说明如下：

1）记录名称：是您查询 DNS 的名称，并且记录（地址或其他内容）属于该名称。
2）记录类型：是显示为数字的类型 - 尽管更常见的是通过名称来引用它们，但在内部（在 DNS 协议中）每个都有一个数字。类型 1 是“A”，表示“地址”，即 IPv4 地址。（IPv6 使用类型 28，“AAAA”，作为地址的四倍。）“PTR”，类型 12，是指向主机名的“指针”——最常用于将 IP 地址映射回其名称。“CNAME”是“规范名称”。
3）生存时间：是缓存条目必须到期的时间（以秒为单位）。
4）数据长度：似乎是以字节为单位的长度 - IPv4 地址为四个字节，IPv6 为十六个字节。对于 CNAME 或 PTR，Windows 显示一个静态数字（4 或 8，取决于您的系统）——这实际上是保存实际文本的内存地址的大小。
DNS 回复的“答案”部分是查询的实际答案，“附加”部分包含查找实际答案可能需要的信息。例如，粘合记录。
5）<type>记录：显示存储的实际值。

7、通过代码去清除系统DNS缓存

上面我们说了，在cmd中执行系统DNS缓存清理的命令其实就是给系统程序ipconfig.exe传递了/flushdns参数，ipconfig.exe程序内部应该是调用系统库中的接口去实现清理的。于是在系统目录中找到ipconfig.exe文件，然后拖入到Dependency Walker工具中，看看ipconfig.exe有没有引用系统DNS相关的库以及调用了哪个具体的接口。

拖入后看到ipconfig.exe引用了系统库DNSAPI.dll，并看到调用了该库中的DnsFlushResolverCache接口：

于是到微软MSDN上搜索DnsFlushResolverCache函数，但并没有搜索到，那基本可以确定该接口是没有公开的。

对于这类非公开的API函数，那可以使用LoadLibrary显示加载，并用GetProcess得到函数指针，直接调用之即可。通过搜索，得到该函数的原型声明：

BOOL  WINAPI  DnsFlushResolverCache(VOID);

所以，从DNSAPI.DLL动态库中显式加载调用DnsFlushResolverCache的代码如下所示：

BOOL __stdcall DnsFlushResolverCache()
{
    BOOL bRet = FALSE;
    typedef BOOL (WINAPI *PfuncDnsFlushResolverCache)(VOID);
    HMODULE hDnsModule = LoadLibrary( _T("dnsapi.dll") );
    if ( hDnsModule != NULL ) 
    {
        PfuncDnsFlushResolverCache pFlushFun = GetProcAddress( hDnsModule, "DnsFlushResolverCache" );
        if ( pFlushFun != NULL )
        {
            pFlushFun();
            bRet = TRUE;
        }
        FreeLibrary( hDnsModule );
    }
    return bRet;
}

这样我们在软件登录服务器失败时，可以尝试自动清理一下缓存，然后重新发起登录。