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面试题:C语言DNS解析中处理异步请求的方法

在Linux C语言DNS解析过程中,如果需要处理异步的DNS请求,你会如何设计代码结构,使用哪些技术或函数来实现异步处理,并且说明如何处理异步请求的结果?
14.9万 热度难度
编程语言C

知识考点

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面试题答案

一键面试

代码结构设计

  1. 事件驱动架构:使用事件驱动模型,例如基于epoll(在Linux系统下)来管理异步I/O事件。创建一个事件循环,在这个循环中注册和监听DNS请求相关的事件。
  2. 请求队列:维护一个请求队列,用于存储待处理的DNS请求。当有新的DNS请求到来时,将其加入队列。
  3. 工作线程池:可以引入工作线程池来处理DNS请求。线程池中的线程从请求队列中取出请求并执行解析操作。

实现异步处理的技术和函数

  1. libevent
    • 优点:它是一个轻量级的事件驱动库,提供了统一的接口来处理不同类型的事件,包括网络I/O事件。可以很方便地用于处理异步DNS请求。
    • 使用方法:首先初始化event_base,然后为DNS请求创建相应的事件,如evhttp请求事件(如果通过HTTP协议进行DNS查询,如DoH - DNS over HTTPS)。当事件触发时,执行相应的回调函数。
  2. getaddrinfo_a函数(POSIX异步DNS解析)
    • 优点:是POSIX标准中提供的异步DNS解析函数。它允许应用程序发起异步的地址解析请求。
    • 使用方法:调用getaddrinfo_a函数,传入解析参数和回调函数。当解析完成时,系统会调用注册的回调函数。例如:
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>

void my_callback(int errcode, struct addrinfo *res, void *arg) {
    if (errcode) {
        fprintf(stderr, "getaddrinfo error: %s\n", gai_strerror(errcode));
    } else {
        // 处理解析结果res
    }
}

int main() {
    struct addrinfo hints;
    memset(&hints, 0, sizeof(hints));
    hints.ai_family = AF_UNSPEC;
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;

    getaddrinfo_a(GAI_NOWAIT, "example.com", "http", &hints, my_callback, NULL);
    // 继续执行其他代码,事件循环等
    // 最终在合适的时候释放资源
    return 0;
}
  1. epoll结合自定义套接字操作
    • 优点epoll是Linux特有的高效I/O多路复用机制。通过创建套接字用于DNS查询(如UDP套接字用于传统DNS查询),将其加入epoll监控列表。当套接字有数据可读(即DNS响应到达)时,epoll会通知应用程序。
    • 使用方法:先创建epoll实例,使用epoll_ctl添加要监控的DNS查询套接字。在事件循环中通过epoll_wait等待事件发生。例如:
#include <sys/epoll.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

#define MAX_EVENTS 10
int main() {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket");
        return -1;
    }

    int epollfd = epoll_create1(0);
    if (epollfd < 0) {
        perror("epoll_create1");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    struct epoll_event event;
    event.data.fd = sockfd;
    event.events = EPOLLIN;
    if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, sockfd, &event) == -1) {
        perror("epoll_ctl: add");
        close(sockfd);
        close(epollfd);
        return -1;
    }

    struct epoll_event events[MAX_EVENTS];
    int nfds = epoll_wait(epollfd, events, MAX_EVENTS, -1);
    for (int i = 0; i < nfds; ++i) {
        if (events[i].data.fd == sockfd) {
            // 处理DNS响应数据
        }
    }

    close(sockfd);
    close(epollfd);
    return 0;
}

处理异步请求的结果

  1. 回调函数:如在getaddrinfo_alibevent的使用中,通过注册回调函数来处理异步请求的结果。在回调函数中,根据解析结果进行相应的操作,例如如果解析成功,获取解析到的地址信息并用于后续的网络连接建立;如果解析失败,根据错误码进行错误处理,如记录日志、提示用户等。
  2. 事件驱动处理:在基于epoll的实现中,当epoll通知有DNS响应数据可读时,从套接字中读取数据并解析。根据解析的结果,同样进行相应的成功或失败处理。如果是通过工作线程池处理请求,工作线程在完成DNS解析后,可以将结果放入一个结果队列,主线程从结果队列中取出结果并处理。