DNS 预解析和预连接

DNS 解析和预连接是 Web 性能优化中的两个重要概念，它们有助于减少页面加载时间和提高用户体验。下面我将分别解释这两个概念，并说明如何在实践中使用它们。

DNS 解析

当用户访问一个网站时，浏览器需要知道该网站服务器的IP地址。由于我们通常使用的是人类可读的域名（例如：www.example.com），所以浏览器需要通过DNS（Domain Name System）查询来获取对应的IP地址。这个过程称为DNS解析。解析完成后，浏览器才能建立与服务器的连接并开始下载资源。

DNS解析是一个相对耗时的过程，因为它涉及到向多个DNS服务器发送请求和等待响应。对于每一个新的域名，浏览器都需要进行一次这样的查询，这可能会显著增加页面加载时间，尤其是在页面中引用了多个不同域的资源时。

如何实现DNS预解析

可以通过在HTML文档的<head>部分添加特定的<link>标签来启用DNS预解析：

<head>
  ...
  <link rel="dns-prefetch" href="//example.com">
  ...
</head>

这里，href属性指定了要进行DNS预解析的域名。请注意，URL前没有协议（http:或https:），这是因为DNS预解析只关心域名，而不涉及具体的协议。

DNS解析过程是如何工作的

DNS（域名系统，Domain Name System）解析过程是将人类可读的域名（如www.example.com）转换为计算机网络使用的IP地址（如203.0.113.23）的过程。这个过程对于互联网的正常运作至关重要，因为它使得用户可以通过易于记忆的名字来访问网站和服务，而不需要记住一系列数字。以下是DNS解析的基本步骤：

1. 客户端请求

当用户在浏览器中输入一个网址并按下回车键时，客户端（如用户的电脑或手机）会向其配置的DNS服务器发起查询请求，询问该域名对应的IP地址。

2. 检查本地缓存

首先，客户端会检查自己的本地缓存是否有之前存储的相关DNS记录。如果存在且没有过期，它可以直接使用这些信息，无需进行后续步骤。

3. 查询递归解析器

如果本地缓存中没有找到相关信息，客户端就会联系递归解析器（通常由ISP提供）。递归解析器负责代表客户端执行所有必要的查询以获取答案，并返回结果给客户端。

4. 查询根DNS服务器

如果递归解析器自身也没有缓存的信息，它会开始从根DNS服务器开始查询。根服务器并不直接保存所有的域名信息，而是知道如何找到*域（TLD，例如.com、.org等）的权威DNS服务器。

5. 查询TLD DNS服务器

根据所查询域名的后缀（如.com），递归解析器接下来会向相应的TLD DNS服务器发送请求。TLD服务器持有其管辖范围内所有二级域名的注册信息，但它不会直接回答具体的IP地址，而是指向能够提供该信息的权威名称服务器。

6. 查询权威DNS服务器

最后，递归解析器会联系到具体负责目标域名的权威DNS服务器。这个服务器拥有该域名的所有相关记录，包括A记录（IPv4地址）、AAAA记录（IPv6地址）、CNAME记录（别名）等，并能提供确切的IP地址给递归解析器。

7. 返回结果

一旦获得了正确的IP地址，递归解析器会将此信息反馈给原始客户端。同时，它可能会缓存这一信息一段时间，以便将来更快地响应相同的查询。

8. 使用IP地址建立连接

有了IP地址之后，客户端就可以通过TCP/IP协议栈与目的服务器建立连接，开始传输数据，比如加载网页内容。

缓存机制

在整个过程中，各个层次的DNS服务器和客户端都会对查询结果进行一定时间的缓存。这不仅提高了未来相同查询的速度，也减轻了整个DNS系统的负担。然而，为了保证信息的新鲜度，每条DNS记录都有一个TTL（Time To Live）值，指明这条记录可以被缓存的时间长度。过了这个时间，就需要重新查询以获得最新的信息。

Chrome浏览器如何获取DNS解析时间

在Chrome浏览器中，你可以通过内置的开发者工具来获取DNS解析时间。以下是具体步骤：

使用开发者工具（DevTools）

打开开发者工具：
- 按 F12 或 Ctrl+Shift+I (Windows/Linux) / Cmd+Option+I (Mac)。
- 或者点击浏览器右上角的“更多”菜单（三个点），然后选择“更多工具” > “开发者工具”。
进入网络（Network）面板：
- 在开发者工具窗口顶部找到并点击“Network”。
刷新页面或发起请求：
- 为了捕捉新的网络活动，可以重新加载网页或者执行你想要分析的操作。
检查单个资源的详情：
- 点击列表中的任意一项资源（如HTML、CSS、JS文件等），这将在右侧显示更详细的信息。
- 在“Timing”部分，你会看到整个请求生命周期的时间线，其中包括了DNS查询所花费的时间（如果适用）。这里会列出各个阶段的具体耗时，比如DNS查找（DNS Lookup）、TCP连接建立（Initial connection）、SSL握手（如果有HTTPS的话），以及实际的数据传输。
查看概览图：
- 在Network面板上方，有一个图表形式展示所有资源加载过程的时间分布。鼠标悬停在这个图表上的某条记录上，可以看到该资源从开始到完成加载过程中每个阶段的精确时间，包括DNS解析时间。

使用性能（Performance）面板

切换到性能面板：
- 在开发者工具中选择“Performance”。
录制性能数据：
- 点击“Record”按钮开始录制，进行你想分析的操作后再次点击停止录制。
分析结果：
- 录制结束后，Chrome会生成详细的性能报告。在报告中寻找“Main”线程下的网络活动，可以发现DNS查询时间以及其他相关指标。

使用命令行界面（Command Line API）

打开控制台（Console）：
- 在开发者工具中选择“Console”。
使用performance.getEntries()：
- 输入performance.getEntries()并运行，它将返回一个包含页面上所有性能条目的数组。你可以遍历这些条目来查找特定资源的DNS解析时间。

通过上述方法之一，你就可以准确地了解Chrome浏览器中某个请求的DNS解析所需的时间。这对于诊断和优化网站性能非常有帮助。

DNS 预连接

DNS 预连接是一种 Web 性能优化技术，它允许浏览器在用户可能访问资源之前提前执行 DNS 查询，并建立TCP和TLS连接。这可以减少当用户实际点击链接或请求资源时的等待时间，因为部分准备工作已经完成。

如何实现DNS预连接

可以通过在HTML文档的<head>部分添加特定的<link>标签来启用DNS预连接：

<head>
  ...
  <link rel="preconnect" href="https://example.com">
  ...
</head>

在这个例子中，我们指定的是一个完整的URL，包括协议（https:），因为 Preconnect 涉及到建立安全连接的过程。

使用建议

虽然DNS预连接有助于提高性能，但应该谨慎使用。过多的预连接可能会导致浪费用户的带宽和其他资源，尤其是在移动设备上。因此，应当仅对那些你确定用户很可能很快就会用到的资源进行预连接。

dns-prefetch 和 preconnect 的区别

dns-prefetch 和 preconnect 都是HTML <link> 元素的属性值，用于优化网页加载性能，但它们的功能和作用范围有所不同：

dns-prefetch

目的：提前解析DNS。
功能：告诉浏览器尽早解析某个域名的DNS记录，这样当页面中需要请求该域名下的资源时，DNS查询这一步已经完成，可以减少延迟。
适用场景：当你知道页面将来可能会访问一个特定的域名（例如通过脚本或图像引用），但不是立即使用它的时候。提前进行DNS解析可以在用户实际点击链接或加载内容之前准备好。

示例代码：

<link rel="dns-prefetch" href="//example.com">

preconnect

目的：建立连接准备。
功能：除了DNS解析外，preconnect还会让浏览器为指定的资源服务器做更多准备工作，包括TCP握手和TLS协商（如果是HTTPS）。这意味着一旦需要从这个域名下载资源，浏览器就已经完成了大部分的连接设置工作，从而进一步缩短了资源获取时间。
适用场景：如果你确定页面会很快从特定域名下载资源，比如加载关键路径上的CSS文件、JavaScript库或者其他重要资源，那么使用preconnect可以帮助加速这些资源的获取过程。