008. 從零開始搭建 DNS 服務(wù)器——進(jìn)階篇
之前我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡單的 DNS 服務(wù)器（007. 從零開始搭建 DNS 服務(wù)器——入門篇），今天我們就來試試進(jìn)階操作，搭建一個(gè)功能更強(qiáng)大的 DNS 服務(wù)器。
DNS 解析類型
DNS 服務(wù)器的解析大致分為幾類，A、AAAA、CNAME、MX、NS、TXT、SRV、SOA、PTR 等，大致為：
A 記錄: 將域名指向一個(gè) IPV4 地址
AAAA?記錄：將域名指向一個(gè) IPV6 地址
CNAME 記錄：將該域名指向另外一個(gè)域名
MX 記錄：建立電子郵箱服務(wù)，將指向郵件服務(wù)地址
NS 記錄：域名解析記錄，如果要將子域名指定某個(gè)域名服務(wù)器來解析，需要設(shè)置 NS 記錄
TXT 記錄：可任意填寫，一般為某主機(jī)或域名設(shè)置使用，用于做一些備注
PTR 記錄：記錄 A 記錄的逆向記錄，又稱做 IP 反查記錄或指針記錄，負(fù)責(zé)將 IP 反向解析為域名
SOA 記錄：表示開始權(quán)限記錄，記錄用于在眾多 NS 記錄中那一臺(tái)是主服務(wù)器
QTYPE 實(shí)際上還有其他類型，所有可能的 type 及其約定的數(shù)值表示如下：
在這十幾種類型中，最常用的是 A 記錄，負(fù)責(zé)將域名轉(zhuǎn)換為 IPV4 地址。在進(jìn)階篇中，只對(duì) A 記錄作特殊處理，其余類型仍是直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
DNS 協(xié)議格式
DNS 請(qǐng)求與響應(yīng)的格式是一致的，其整體分為 Header、Question、Answer、Authority、Additional 五部分，如下圖所示：
Header 部分是一定有的，長度固定為 12 個(gè)字節(jié)；其余 4 部分可能有也可能沒有，并且長度也不固定，這個(gè)在 Header 部分中有指明。Question?與 Answer 部分在 A 記錄中也是一定有的。注意，Question?與 Answer?部分并不是一定成對(duì)出現(xiàn)的。在請(qǐng)求中有 Question?部分，在響應(yīng)中不一定會(huì)有 對(duì)應(yīng)的Answer 部分。
DNS 服務(wù)器實(shí)現(xiàn)
1. 導(dǎo)入模塊
使用?socketserver 代替 socket 庫，它提供了服務(wù)器中心類，可以簡化 DNS 服務(wù)器的開發(fā)。
socketserver 內(nèi)部使用 IO 多路復(fù)用以及 “多線程” 和 “多進(jìn)程” ，從而實(shí)現(xiàn)并發(fā)處理多個(gè)客戶端請(qǐng)求的 socket 服務(wù)端。即：每個(gè)客戶端請(qǐng)求連接到服務(wù)器時(shí)，socket 服務(wù)端都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)“線程”或者“進(jìn)程” 專門負(fù)責(zé)處理當(dāng)前客戶端的所有請(qǐng)求，從而大大提升了并發(fā)處理能力。
由于是 Python 標(biāo)準(zhǔn)庫，直接引入：
使用 dnslib 解析 DNS 報(bào)文，攔截并重新生成新的響應(yīng)報(bào)文。
引入 time 庫處理時(shí)間，用于 DNS 緩存過期控制。
引入 logging 庫記錄服務(wù)器日志，并進(jìn)行配置。
2. 啟動(dòng)服務(wù)
以上下文管理器方式啟動(dòng)多線程 UDP 服務(wù)器，將會(huì)持續(xù)運(yùn)行，直到手動(dòng)結(jié)束程序退出為止。
3. 緩存控制與自定義記錄
新建一個(gè) Hosts 類，負(fù)責(zé)緩存與自定義記錄。
可以在 record 中添加自定義記錄，并設(shè)定過期時(shí)間為 9e11（相當(dāng)于永不過期）。設(shè)定初始緩存為自定義記錄。
對(duì)于一般的 DNS 記錄，設(shè)定緩存時(shí)間為 12 小時(shí)。在每次 DNS 請(qǐng)求完畢，可以檢查一次緩存，并清除過期記錄：
4. 請(qǐng)求處理
在啟動(dòng)服務(wù)中，我們可以看見在?ThreadingUDPServer 中傳入了一個(gè) Threading UDP RequestHandler 參數(shù)，這是一個(gè)請(qǐng)求處理類，繼承自?DatagramRequestHandler，即 UDP請(qǐng)求處理類。
在這個(gè)類里，我們需要重寫 handle 函數(shù)，進(jìn)行 DNS 請(qǐng)求的處理。
首先，我們需要解析客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)，解析出請(qǐng)求類型是否為 A 記錄。不是 A 記錄就直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)：
A 記錄也有兩種情況：一是有緩存（包含自定義記錄），直接重緩存中獲取 IP 地址，封裝后發(fā)給原客戶端。另一種則是沒有緩存（或緩存過期）的情況，需要重新請(qǐng)求獲取 IP 地址。由于需要將新得到記錄加入緩存，也需要對(duì)響應(yīng)報(bào)文解包再封包發(fā)回。
處理邏輯如下：
在?get_answer_A 函數(shù)中，對(duì)兩種情況區(qū)別處理：
最后，由于引入了緩存與日志，還需要重寫 finish 方法，最后清理緩存并添加 DNS 解析記錄：
這樣，一個(gè)具有并發(fā)處理能力，支持自定義記錄、緩存機(jī)制、日志查看的實(shí)用 DNS 服務(wù)器就完成了。
至于有沒有高級(jí)篇，那就不好說啦。
5. 完整代碼
延伸閱讀
DNS 消息格式：https://www.cnblogs.com/cobbliu/archive/2013/04/02/2996333.html
自己動(dòng)手實(shí)現(xiàn) DNS 協(xié)議：https://www.cnblogs.com/dongkuo/p/6714071.html
寫一個(gè) DNS 服務(wù)器：http://python.quanduan.com/post/dns-fu-wu-qi/ji-chu/xie-yi-ge-dns-fu-wu-qi
socketserver --- 用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的框架：https://docs.python.org/zh-cn/3/library/socketserver.html
