IPC之十五：使用libdbus通过D-Bus请求系统调用实现任意DNS记录解析的实例

关于D-Bus的文章中曾介绍了如何通过D-Bus调用系统服务从而实现解析出一个域名的IP地址的过程，本文我们继续调用系统调用来实现解析任意DNS记录，系统调用的方法与前一篇文章类似，只是方法名称和调用参数以及返回参数不同，本文将详细介绍systemd-resolved服务中的ResolveRecord方法，同前面几篇关于D-BUS的文章相同，本文将使用 libdbus 库实现系统服务的调用，本文给出了实现解析任意DNS记录的实例，附有完整的源代码；本文实例在 Ubuntu 20.04 上编译测试通过，gcc版本号为：9.4.0；本文不适合 Linux 编程的初学者阅读。

1 基本概念

在阅读本文之前，建议阅读《IPC之十三：使用libdbus通过D-Bus请求系统调用实现域名解析的实例》和文章《用C语言实现的一个DNS客户端》；
前一篇参考文章里介绍了如何使用 libdbus 库调用系统调用的概念和方法，本文的调用的系统调用与该文中一样，均是 systemd-resoled，只是请求的方法不同，所以，调用参数和返回参数均不同，但很多概念是一样的；
后一篇参考文章里介绍了 DNS 的基本概念，了解 DNS 基本概念是理解本文的基础，否则可能云里雾里搞不明白；
要通过 D-Bus 调用一个系统服务中的方法，要了解以下一些信息：
1. 总线名称
2. 对象路径
3. 接口名称
4. 接口下的方法名称
5. 调用接口的输入参数
6. 调用完成后返回的参数

D-Bus 的类型系统(Type System)简单回顾，这部分在 D-Bus Specification 中有详细的描述，这里把一些关键信息列出来

普通数据类型

Conventional name	ASCII type-code	Encoding
BYTE	y (121)	Unsigned 8-bit integer
BOOLEAN	b (98)	Boolean value: 0 is false, 1 is true, any other value allowed by the marshalling format is invalid
INT16	n (110)	Signed (two’s complement) 16-bit integer
UINT16	q (113)	Unsigned 16-bit integer
INT32	i (105)	Signed (two’s complement) 32-bit integer
UINT32	u (117)	Unsigned 32-bit integer
INT64	x (120)	Signed (two’s complement) 64-bit integer (mnemonic: x and t are the first characters in “sixty” not already used for something more common)
UINT64	t (116)	Unsigned 64-bit integer
DOUBLE	d (100)	IEEE 754 double-precision floating point
UNIX_FD	h (104)	Unsigned 32-bit integer representing an index into an out-of-band array of file descriptors, transferred via some platform-specific mechanism (mnemonic: h for handle)

字符串类型

Conventional name	ASCII type-code	Validity constraints
STRING	s (115)	No extra constraints
OBJECT_PATH	o (111)	Must be a syntactically valid object path
SIGNATURE	g (103)	Zero or more single complete types

struct 的类型代码为 ‘r’，但在实际表达上通常用括号 “( )” 表达，比如：(ii) 表示有两个整数类型的结构，在结构中还可以嵌套另一个结构，比如："(i(ii))"；
数组的类型代码为 ‘a’，ai 表示一个整数数组，相当于 int a[]，也可以定义一个结构数组，比如：a(ii) 表示一个有两个整数的结构数组；

DNS 服务遵循 RFC-1035 所描述的规范，其返回的数据被称为 RR(Resource Record)，其格式为：

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  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  0  1  2  3  4  5
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|                                               |
/                                               /
/                      NAME                     /
|                                               |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|                      TYPE                     |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|                     CLASS                     |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|                      TTL                      |
|                                               |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+
|                   RDLENGTH                    |
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--|
/                     RDATA                     /
/                                               /
+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+--+

RR 中所有表示域名的地方均以"标签(label)“方式表示，每个标签的最大长度为 63 个字符，域名的最大长度为 255 个字符；
一个标签的第一个字符的低 6 位表示这个标签的长度，后面紧跟相应数量的字符的 ASCII，一个长度为 0 的标签作为一个域名的结束，简单的说就是遇到一个 "\0" 表示一个域名结束；
一个域名可以由多个标签组成，标签之间以字符 "." 分割；
RR 所有数字变量的字节序均为 “Big Endian”，而 X86 架构的字节序为 “Little Endian”，所以在读取数字变量时需要做一下转换。

2 systemd-resolved 系统服务的 ResolveRecord 方法

systemd-resolved 在 D-Bus 上提供了一组用于解析 DNS 记录的 API，如下：
1. ResolveHostname() 用于解析主机名以获取其 IP 地址；
2. ResolveAddress() 用于反向操作，获取 IP 地址的主机名；
3. ResolveService() 用于解析 DNS-SD(DNS Service Discovery) 或 SRV 服务
4. ResolveRecord() 用于解析任意资源记录(RR)
关于这些 API 的说明，可以点击这里 org.freedesktop.resolve1 APIs
其实 glibc 中也是有类似的功能调用的，比如：getaddrinfo() 和 getnameinfo()；
本文中，将使用 systemd-resolved 的 ResolveRecord() 调用，解析域名的 A 记录、CNAME 记录和 MX 记录；

在 systemd-resolved 官方文档中对 ResolveRecord 方法做了如下定义：

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node /org/freedesktop/resolve1 {
    interface org.freedesktop.resolve1.Manager {
        methods:
            ......
            ResolveRecord(in  i ifindex,
                          in  s name,
                          in  q class,
                          in  q type,
                          in  t flags,
                          out a(iqqay) records,
                          out t flags);
            ......
    }
}

根据 org.freedesktop.resolve1 APIs 的说明：

服务名称(总线名称)：org.freedesktop.resolve1
对象路径：/org/freedesktop/resolve1
接口名称：org.freedesktop.resolve1.Manager
方法名称：ResolveRecord

输入参数 5 个，分别为：

序号	数据类型	名称	说明
1	int32_t	ifindex	网络接口索引号，0-任意接口
2	char *	name	要查询的域名
3	uint16_t	class	要查询地址类型，1-IN(internet)
4	uint16_t	type	要查询的记录类型，1-A，5-CNAME,15-MX
5	uint64_t	flags	标志位，置 0 即可

输出参数 2 个：

结构数组，参考下面结构

序号	数据类型	名称	说明
1	int32_t	ifindex	实际使用的网络接口索引号
2	uint16_t	class	记录地址类型，与输入参数一致
3	uint16_t	type	记录类型，与输入参数一致
4	char array	rrdata	RR 记录，符合 RFC-1035 描述的 RR 的格式

64 位无符号整数(uint64_t)，标志位，应该为 1，表示使用的是经典单播 DNS 协议进行的 DNS 查询，详情请参考 org.freedesktop.resolve1 APIs；

关于输出参数的 rrdata 字段，遵循 RFC-1035 中 3.3 节的描述，在本文上一节中有简单介绍，在文章《用C语言实现的一个DNS客户端》中有比较详细的介绍和实例源程序；
RR 记录中有如下字段：NAME、TYPE、CLASS、RDLENGTH 和 RDATA，在本文上一节中有简要说明；
- 当 type 为 A 时，RDATA 为一个 IP 地址；
- 当 type 为 CNAME 时，RDATA 为主机域名，使用标签(label)方式记录域名；
- 当 type 为 MX 时，RDATA 为邮件交换服务器的域名，使用标签(label)方式记录域名；
- 本文仅支持这三种记录类型；

3 使用 D-Bus 查找 DNS 记录实例

源程序：dbus-dns-record.c (点击文件名下载源程序，建议使用UTF-8字符集)演示了使用 libdbus 通过 D-Bus 请求系统调用实现查找 DNS 任意记录的方法；
源程序中有较为详细的注释，这里就不做太多解释了
编译：gcc -Wall -g dbus-dns-record.c -o dbus-dns-record `pkg-config --libs --cflags dbus-1`
有关 pkg-config --libs --cflags dbus-1 可以参阅文章《IPC之十一：使用D-Bus实现客户端向服务端请求服务的实例》中的简要说明；
运行：./dbus-dns-record <domain name> [A/CNAME/MX]，两个参数，第一个参数是要查询的域名，第二个参数是要查询的记录类型，本程序仅支持三种记录类型：A 记录、CNAME 记录和 MX 记录；

./dbus-dns-record baidu.com MX
运行截图：

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文章目录

1 基本概念

2 systemd-resolved 系统服务的 ResolveRecord 方法

3 使用 D-Bus 查找 DNS 记录实例

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