dns.c

源文件路径：midware/ethernt/lan/dns.c 所属模块：midware/ethernt/lan（W5500 以太网协议栈应用层 — DHCP/DNS/Socket） 代码行数：591

1. 文件职责

本文件是 WIZnet 官方 DNS 客户端库（W5500 版）的实现，负责把云端服务器域名（如 cloudiot.alphaess.com）翻译成 IPv4 地址：构造 DNS 查询报文、通过 W5500 的 UDP socket 发往 53 端口、接收并解析应答，最终把 A 记录写回调用者缓冲区。

在 EMS 的数据流里它处在"DHCP 已拿到 IP，但 TCP 客户端还不能建链"的中间环节：ethernet.c 的 dns_pro_fun() 用它的输出 g_stNetSysInfo.Domain_IP 去 connect()；解析失败时 dns_pro_fun() 会依次轮换 8 个公共 DNS 服务器重试。

与官方原版最大的差别是本工程把 DNS_run() 改造成了分次调用的非阻塞状态机（新增 static u8 s_u8_flag，注释为中文"先是发送查询指令"/"转到数据接收状态"），因为原版是"发送后在函数内忙等应答"的阻塞实现，会阻塞 task_ethernet。文件由 task_ethernet（优先级 17，0.5 秒一次）驱动收发包，超时用的秒计数由 task_system_aux（优先级 8）每秒递增。

2. 关键数据结构与宏

全局变量（第 118-122 行）：

3. 函数清单

文件内没有 static 函数；check_DNS_timeout() 内含一个 static uint8_t retry_count，DNS_run() 内含一个 static u8 s_u8_flag。

4. 核心逻辑解析

4.1 报文格式与组帧（dns_makequery()，第 412-462 行）

输出报文（全部字段按网络字节序，put16 写入）：

偏移 0-1    id      = ++DNS_MSGID（初值 DNS_MSG_ID=0x1122）
偏移 2-3    标志    = (op << 11) | 0x0100    // op=0 → 0x0100，QR=0 查询、RD=1 期望递归
偏移 4-5    qdcount = 1
偏移 6-7    ancount = 0
偏移 8-9    nscount = 0
偏移 10-11  arcount = 0
偏移 12..   QNAME   = 域名按 '.' 拆成 [len][label]... 形式，末尾 0x00
之后 2 字节  QTYPE  = 0x0001 (TYPE_A)
之后 2 字节  QCLASS = 0x0001 (CLASS_IN)

域名的拆分段逻辑（第 435-456 行）：先把 name 用 strcpy 拷到栈上的 sname[MAXCNAME]，然后用 strchr 逐段找点，每段写"长度 + 内容"，最后补 0x00 结束。返回值为 cp - buf，即整包长度。

注意函数参数 len（调用方传入 MAX_DNS_BUF_SIZE=512）在第 440 行被重新赋值为当前段的长度，原始上限从此丢失：整个函数既没有校验 strlen(name) < MAXCNAME，也没有校验输出是否超出 512，是典型的 BIND 老代码直译风格。

4.2 非阻塞状态机（DNS_run()，第 502-581 行）

static u8 s_u8_flag 只有两个取值，跨调用保持：

• case 1（发查询）：socket(DNS_SOCKET, Sn_MR_UDP, 0, 0) 打开 UDP socket（本地端口 0 → 由 socket.c 的 sock_any_port 自动分配）；dns_makequery() 组包；sendto(..., IPPORT_DOMAIN)；dns_1s_tick = 0；s_u8_flag = 2；返回 2（处理中）。
• case 2（收应答）：getSn_RX_RSR() 有数据时，把长度限制在 MAX_DNS_BUF_SIZE 内后 recvfrom()，调用 parseDNSMSG() 解析（返回值直接作为 DNS_run 的返回值），close(DNS_SOCKET)，s_u8_flag 复位为 1。无数据时调用 check_DNS_timeout()：
  • 返回 < 0（重试次数用尽）→ close()、s_u8_flag = 1、返回 0（失败）；
  • 返回 0（秒计时到但未到上限）→ 返回 2（继续等）；
  • 返回 1（计时未到）→ 返回 2。
• default：返回 0。

因此 DNS_run() 需要被反复调用才能完成一次解析，调用方每 0.5 秒调一次（ethernet.c:424 的 > 500 tick 闸门），单次解析的实际耗时约 DNS_WAIT_TIME(3 秒) ~ 3.5 秒。

4.3 超时判定（check_DNS_timeout()，第 473-489 行）

static uint8_t retry_count;                 // 函数内静态，跨调用保持
if (dns_1s_tick >= DNS_WAIT_TIME) {         // 3 秒到
    if (retry_count >= MAX_DNS_RETRY) {     // 已重试 1 次
        retry_count = 0;
        return -1;                          // 判定超时
    }
    retry_count++;
    return 0;                               // 计时到，但不算超时
}
return 1;                                   // 计时未到

关键点：dns_1s_tick 只在 case 1 发查询时清零（第 528 行），超时分支不重置也不重发——MAX_DNS_RETRY = 1，而 retry_count 初值 0，语义上"允许 1 次额外等待 3 秒"，但并没有真正重发一次查询。等效行为是：发包后大约 3 秒内没收到应答，下一次调用即判定失败（总等待时间约 3~3.5 秒）。这与头文件注释"max time = MAX_DNS_RETRY * DNS_WAIT_TIME"以及"Requery Count"的描述不一致。

4.4 应答解析

报文头还原（parseDNSMSG()，第 334-399 行）：先把 dhdr 整体 memset 清零，再逐字段填：

• id = get16(&msg[0])（注意：没有与 DNS_MSGID 比对，不校验应答是否属于本次查询）；
• tmp = get16(&msg[2]) 后按位拆：bit15 → qr，(tmp>>11)&0xf → opcode，bit10/9/8/7 → aa/tc/rd/ra，低 4 位 → rcode；
• qdcount/ancount/nscount/arcount 取偏移 4/6/8/10。

Question 段：循环 qdcount 次调用 dns_question()，每次 parse_name() 展开域名并 +2（type）+2（class）推进；parse_name() 返回 -1 则整体返回 -1。

Answer 段：循环 ancount 次调用 dns_answer()：

• TYPE_A(1)：把紧随其后的 4 字节写入 ip_from_dns（这就是最终结果）；
• TYPE_CNAME/MB/MG/MR/NS/PTR：再次 parse_name() 展开并跳过；
• TYPE_HINFO(13)：跳两段"长度+内容"；
• TYPE_MX(15)：跳过 2 字节 preference 后展开域名；
• TYPE_SOA(6)：跳过两个域名 + 5 个 4 字节字段；
• TYPE_TXT/default：不再推进（default 分支不前进指针，理论上可能造成相邻记录错位）。

最后按 rcode 返回：NO_ERROR → 1，其它 → 0。nscount 与 arcount 两个循环体内是空语句（第 386-395 行），只做计数占位，未真正解析授权段与附加段。

域名展开（parse_name()，第 152-203 行）：处理 0xC0 压缩指针（(slen & 0xc0) == 0xc0 时用 ((slen & 0x3f)<<8) + 下一字节 作偏移回跳，且只把首个指针算进 clen），逐段写出并以 . 连接，最后补 '\0'；根名（nseg == 0）输出单个 .。缓冲区不足时（len < 0）返回 -1。

4.5 与上层（ethernet.c）的时序配合

ethernet.c 的 dns_pro_fun()（第 417-540 行）是唯一调用方：

• 每 500 tick（0.5 秒）执行一次；
• 只在 g_stNetSysInfo.u8DNSOk == FALSE 时工作；
• 用 s_u8_index % 8 依次挑选 DNS 服务器：0 用 DHCP 下发的 DNS，1~7 依次为 Google 8.8.8.8、CloudFlare 1.1.1.1、Quad9 9.9.9.9、DNS.SB 185.222.222.222、阿里 223.5.5.5、DNSPod 119.29.29.29、Yandex 77.88.8.8（利用 switch case 的贯穿逐级填充）；
• 调 DNS_run(l_u8_dns, get_ethernet_server_point(), g_stNetSysInfo.Domain_IP)：ret == 2 直接返回继续等，ret == 1 且结果 IP 非 0.0.0.0 时置 u8DNSOk = TRUE，否则 s_u8_index++ 换下一个 DNS；
• 无线通道场景下不走本函数，直接把 Domain_IP 定为 192.168.137.1（ethernet.c:523-527）。

秒计数 dns_1s_tick 由 ethernet.c:1087 在 task_system_aux 中每秒递增，与运行 DNS_run() 的 task_ethernet 不是同一任务，dns_1s_tick 无 volatile 修饰也无保护。

5. 对外接口

本文件导出的函数（声明见 dns.h）：DNS_init、DNS_run、DNS_time_handler。

另外以下函数虽未在头文件声明，但因未加 static 而具有全局链接属性：get16、put16、parse_name、dns_question、dns_answer、parseDNSMSG、dns_makequery、check_DNS_timeout。

本文件导出的全局变量：pDNSMSG、DNS_SOCKET、DNS_MSGID、dns_1s_tick。

本文件调用的外部函数/变量：

• 来自 socket.c（经 socket.h）：socket()、close()、sendto()、recvfrom()、getSn_RX_RSR()；
• 来自 w5500.h/wizchip_conf.h：Sn_MR_UDP 等宏定义；
• 来自 ANSI C 库：<string.h> 的 strcpy、strchr、strncpy、strlen、memset（第 52 行 include），<stdlib.h>（第 53 行 include，本文件未实际使用其函数）；
• 类型 u8（第 509 行）来自 includes.h（经 w5500.h 间接引入的 uCOS-II 环境）；
• printf（仅 _DNS_DEBUG_ 打开时）。

6. 依赖关系

• 依赖（include）：<string.h>、<stdlib.h>（第 52-53 行），socket.h、dns.h（第 55-56 行）；打开 _DNS_DEBUG_ 时还要 <stdio.h>（第 59 行）。
• 依赖（间接）：socket.h → wizchip_conf.h → w5500.h → includes.h（提供 u8 与 uCOS-II 环境）。
• 被依赖：midware/ethernt/ethernet.c（第 17 行 include dns.h，第 296/497/1087 行调用）。本工程内无其它调用者。

7. 备注与风险点

1. dns_makequery() 的域名长度与越界风险（第 432 行 strcpy(sname, name)）：sname[MAXCNAME] 只有 252 字节，name 来自可配置的服务器域名，长度完全不受控；同时组帧输出也未与 MAX_DNS_BUF_SIZE(512) 比较，超长域名会造成栈溢出或缓冲区溢出。头文件对此的说明是"调用者应保证域名 +1 ≤ 168"，但没有代码强制。
2. dns_makequery() 的 len 形参被覆盖（第 440 行）：头注释声明 len 是"缓冲区最大尺寸"，实现中第一次循环就把它改成当前段长度，原语义丢失，属官方遗留写法，极易误用。
3. parseDNSMSG() 不校验报文的 id 与源 IP：任何到达 socket 0 的 UDP 报文（recvfrom 取回的 ip/port 从未比对）都会被当作 DNS 应答解析，存在被伪造应答篡改解析结果的可能；对 EMS 这种长期在线的设备值得关注。
4. parseDNSMSG() 没有长度边界检查：dns_question()/dns_answer() 依据报文内的 qdcount/ancount 与各记录的长度字段推进指针，若应答被截断（例如 len > MAX_DNS_BUF_SIZE 被截到 512，第 537-538 行）或 ancount 被伪造，可能越界读取缓冲区之后的内存。default 分支不推进指针也会导致后续记录解析错位。
5. 超时重试的语义与文档不符：MAX_DNS_RETRY = 1 名义上是"重查询 1 次"，实际实现中不会重发查询（dns_1s_tick 不清零、s_u8_flag 不回退到 1），只是多给 3 秒等待；dns.h 的"max time = MAX_DNS_RETRY * DNS_WAIT_TIME"注释不准确。
6. check_DNS_timeout() 的静态 retry_count 不会在解析成功时复位：成功路径（case 2 收到包）没有清它，但由于只在超时分支递增、在判定超时时清零，实践中影响有限；不过它与 DNS_run() 的 s_u8_flag 共同构成了两处跨调用隐藏状态，DNS_run() 因此不可重入，同时只能有一个域名查询在途（本工程只有一条查询，暂无问题）。
7. dns_1s_tick 无 volatile 也无临界区：由 task_system_aux 每秒写、由 task_ethernet 读，编译器优化下存在读到陈旧值的理论风险（对比 dhcp.c 中同作用的 dhcp_tick_1s 已加 volatile）。
8. nscount/arcount 循环体为空（第 386-395 行）：授权段与附加段完全不解析，也在返回值判断里不起作用；这是官方为省代码量的裁剪，但会让阅读者误以为已处理。
9. 死代码与 BIND 残留：INITRTT、AGAIN、LAGAIN、DGAIN、LDGAIN、CLASS_IN、TYPE_MD/MF/MB/MG/MR/NULL/WKS/PTR（部分仅在 switch 中被列举）以及 <stdlib.h> 的 include 都是未使用的残留；#ifdef _DNS_DEUBG_（第 369、379 行）拼写错误，且其块内的 printf 缺少右括号与分号，一旦该宏被定义将无法编译。
10. DNS_run() 中 socket() 每次都执行（第 520 行，case 1）：socket() 内部会先 close() 再打开（socket.c:141），意味着每次重新发起解析都会重建 socket 0；socket 0 同时被约定为 DNS 专用，若其它模块误用会互相踢掉。
11. getSn_RX_RSR() 截断：if(len > MAX_DNS_BUF_SIZE) len = MAX_DNS_BUF_SIZE; 之后 recvfrom() 只收 512 字节，而 W5500 的 RX 缓冲区里剩余数据会滞留在 socket 中；好在此后立即 close()，影响被限制在单次查询内。