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计算机趣闻 / 动手实验

DNS 改了，为什么有人还在去旧地址？

用两台虚构解析器各自倒计时，看清权威记录更新、缓存剩余时间与下一次查询的区别。

约 6 分钟含页面互动实验资料核对：2026-09-27
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  1. 先动手看看
  2. 一边管原始记录，一边暂存答案
  3. TTL 是副本的使用期限，不是全球倒计时
  4. 同一秒查询，可以得到两个地址
  5. 还有两种情况，需要另外看规则
  6. 刷新网页，不等于清掉所有 DNS 缓存
  7. 记住这三点
  8. 别把例子用过头
  9. 自己试一小步
  10. 查原始资料
  11. 找一份资料继续练
开始前，会这些就够了
  • 知道域名是便于记忆的名字，连接网站还需要地址
遇到不熟悉的词，先看这 3 个解释
TTL
在缓存语境里，指一条数据允许保留或被当作有效副本的时间长度。到期后怎样失效、清理或重新读取，要看具体系统的过期规则和使用方式。
DNS（域名系统）
按域名查询地址等记录的系统。知道网站的名字后，可以先借它查找连接所需的信息。
递归解析器
替使用者查找 DNS 答案的服务，也常把查到的答案暂存起来供后续复用。
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假设你把学习网站搬到新机器，已经把域名对应的地址改好。自己访问正常，同学却还被送到旧机器。先别急着认为某个人操作错了：替你们查地址的服务，可能各自保存着一份还没到期的旧答案。

DNS 可以帮助程序按名字查找地址等记录。本篇只看同一个名字的一条地址记录，用十秒钟的虚拟时间演示；这不是实际网站的等待时长，也没有向外部服务器发送查询。

改了地址，两张缓存便条会一起变吗？

A 在第 0 秒、B 在第 4 秒分别直接获取了旧地址，TTL 都是 10 秒。现在从第 4 秒开始；可以先推进 2 秒，再修改权威值，并分别查询 A 和 B。

当前虚拟时间：第 4 秒。按钮只推进这个数字，没有真实等待。

解析器 A

保存的地址
192.0.2.10
装入 / 到期
第 0 秒 / 第 10 秒
现在剩余 TTL
6 秒

仍可复用：下次查询会命中这份缓存。

最近一次查询在第 0 秒：重新获取，回答 192.0.2.10，当时剩余 TTL 为 10 秒。

解析器 B

保存的地址
192.0.2.10
装入 / 到期
第 4 秒 / 第 14 秒
现在剩余 TTL
10 秒

仍可复用：下次查询会命中这份缓存。

最近一次查询在第 4 秒：重新获取，回答 192.0.2.10，当时剩余 TTL 为 10 秒。

起点是第 4 秒：A 在第 0 秒装入，B 刚在第 4 秒装入，同样收到 10 秒 TTL。

这是内存中的虚构解析器，不联网、不查询或清理真实 DNS。到期后只有点击查询才获取新值，缓存命中不会延长到期时间。模型不含负缓存、serve-stale、预取、多层缓存和网络失败；刷新网页也不等于清空真实 DNS 缓存。

一边管原始记录，一边暂存答案

权威服务器负责给出某个范围内的正式 DNS 记录，可以先想成保管地址簿的人。递归解析器负责替使用者查找答案，也常把查到的结果暂存起来；这种副本就是缓存，目的是减少重复查找。

这里假设权威处的修改已经成功，而且每次重新查它都能拿到当前值。即便如此，解析器仍可能复用尚未到期的旧副本。更新权威值与更新这里每份缓存，是两件不同的事，不能只检查前者就断言大家的答案相同。

TTL 是副本的使用期限，不是全球倒计时

TTL 是记录可被缓存的时间长度，以秒计。我们的模型把收到答案的时刻加上 TTL，得到到期时刻；剩余时间则是到期时刻减去现在。缓存命中只会读出原答案，不会因为又有人问了一次，就重新赠送完整的十秒。

A 在第零秒直接查到旧地址，B 在第四秒才直接查到同一旧地址，都收到十秒 TTL。第六秒时，A 还剩四秒，B 还剩八秒。这里特意让两者各自从权威处获取；真实的多层缓存转交答案时，应关注收到的剩余 TTL，不能想成每经过一层都重新计满。

同一秒查询，可以得到两个地址

第六秒修改权威地址后，两个旧副本仍未到期。第十秒查询 A，它会重新获取新地址；同一秒查询 B，却还能命中旧地址。到第十四秒再问 B，它才在本例中重新获取。不同答案可以由不同装入时刻解释，不需要假设更新正沿一条固定路线传到全世界。

代码中的时间由我们直接给出，不会真的等待。HIT 表示用缓存，FETCH 表示在内存里读取当前权威值；两个 IP 都来自文档示例地址段，不代表真实服务。到期只是令旧副本不能再按本例规则复用，不会在无人查询时自动发起更新。

小实验 · python
TTL = 10
authority = "192.0.2.10"
caches = {"A": None, "B": None}


def query(name, now):
    entry = caches[name]
    hit = entry is not None and now < entry[1]
    if not hit:
        entry = (authority, now + TTL)
        caches[name] = entry
    remaining = entry[1] - now
    source = "HIT" if hit else "FETCH"
    print(f"t={now:02d} {name}: {source} {entry[0]} remaining={remaining}")


query("A", 0)
query("B", 4)
authority = "192.0.2.20"
print("t=06 authority: 192.0.2.20")
query("A", 6)
query("B", 6)
query("A", 10)
query("B", 10)
query("B", 14)

怎样运行：保存为 dns_ttl.py，用 Python 3.10 或更新版本运行：python dns_ttl.py。只操作内存和虚拟秒数，不联网、不等待。

运行后对照结果
t=00 A: FETCH 192.0.2.10 remaining=10
t=04 B: FETCH 192.0.2.10 remaining=10
t=06 authority: 192.0.2.20
t=06 A: HIT 192.0.2.10 remaining=4
t=06 B: HIT 192.0.2.10 remaining=8
t=10 A: FETCH 192.0.2.20 remaining=10
t=10 B: HIT 192.0.2.10 remaining=4
t=14 B: FETCH 192.0.2.20 remaining=10

还有两种情况，需要另外看规则

负缓存保存的是“这个名字不存在”或“没有所问类型的数据”等否定结果，它也有缓存期限。因此，刚补上一条原本不存在的记录，不一定能用本文只有成功答案的程序解释；RFC 2308 专门说明这类规则。

serve-stale 则是在无法成功刷新等规定条件下，允许解析器暂时使用过期数据，以改善故障时的可用性。RFC 8767 说明了这项例外。本例没有负缓存、预取或 serve-stale，也没有网络失败，所以不能据此保证真实世界到第十秒必定换成新答案。

刷新网页，不等于清掉所有 DNS 缓存

点击网页刷新，不等于把沿途解析器保存的答案全部清空。排查时应先分清看到的是旧地址，还是地址正确但页面内容仍旧；DNS 地址缓存与网页内容缓存，保存的是不同东西。把其中一个层次的变化，当成另一个层次也已更新，容易找错原因。

更有用的记录包括：问了哪台解析器、何时询问、返回哪个地址、剩余 TTL 是多少，以及权威处当前给出的记录。它们能帮助解释这一次观察。本文互动只让你改变虚拟时间与内存中的权威值，没有连接、修改或清理电脑的真实 DNS 配置。

记住这三点

  • 权威记录已经更新，不代表每份尚未到期的缓存都同时改变。
  • 看剩余 TTL 和装入时刻；缓存命中不会把使用期限重新计满。
  • 本例在到期后的下一次查询才重取，真实系统还需考虑负缓存、serve-stale 等规则。

别把例子用过头

  • 十秒只是教学数值，不是 DNS 更新的通用承诺；两台解析器都直接从同一权威值获取。
  • 模型不含负缓存、serve-stale、预取、多层转发或权威服务器之间的同步过程。
  • 网页刷新不等于清空 DNS 缓存；得到新地址也不能证明网页内容一定已更新。

自己试一小步

若 B 更晚才第一次装入缓存，两个使用者会在什么阶段看到不同答案？

  1. 先在纸上另定 B 的装入时刻，保持 TTL 与 A 的装入时刻不变。
  2. 在两台缓存都到期前修改权威值，分别计算每次查询的剩余时间。
  3. 只增加一次缓存命中，再检查它有没有改变原先的到期时刻。

做到这些，就算完成

  • 是否按收到答案的时间分别计算，而不是从修改权威值时一起起算？
  • 是否区分缓存到期与真的发起下一次查询？
  • 是否明确纸面模型没有覆盖负缓存或刷新失败后的过期回答？

查原始资料

想确认一个细节，先看这份资料对应的部分，不必从头读完所有文档。

找一份资料继续练

先选一项，按下面的范围继续学；不必从头读完整门课程。