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PS: 人生和代碼一樣，不反思、不迭代就無法獲得成長。

最近接觸到單雙棧問題，簡單梳理下，雙棧與單棧，也就是 IPV4 相比，雙棧客戶端的應(yīng)用程序會遇到明顯的連接延時，使得雙棧客戶端的用戶體驗變差，下面了解一下雙棧問題以及其解決方法，主要內(nèi)容如下：

雙棧選擇問題
IPV6無法訪問時的延時
Happy Eyeballs
實際運(yùn)用

雙棧選擇問題

雙棧選擇問題及 IPV6/IPV4 選擇問題，首見于 RFC1671 文檔，IPV6(Internet Protocol version 6) 就是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版，IPV4(Internet Protocol version 4) 就是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第四版，IPV6 主要解決的問題是 IPV4 的地址資源日益枯竭，IPv6 增強(qiáng)的關(guān)鍵是將 IP 地址空間從 32 位擴(kuò)展到 128 位，從根本上實現(xiàn)不受限制的唯一 IP 地址，雙棧選擇問題是在互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的大背景下出現(xiàn)，當(dāng)處于雙棧狀態(tài)下，DNS 解析出來的地址有兩類地址，，單棧狀態(tài)下，DNS 解析出來是 IPV4 或 IPV6 地址，當(dāng)然目前說到單棧一般都是默認(rèn)單棧 IPV4。

IPV6無法訪問時的延時

當(dāng) IPV6 不能訪問時，支持 IPV6 的程序需要延遲幾秒鐘才能正常切換到 IPV4，這會影響用戶體驗，為了不影響用戶體驗有些系統(tǒng)會直接禁用 IPV6。

IPV6 不能訪問的原因如下：

Reasons for such failure include no connection to the IPv6 Internet, broken 6to4 or Teredo tunnels, and broken IPv6 peering.

下面看下 IPV6 連接失敗的流程圖：

如上圖所示，客戶端域名解析獲取到 IPV6、IPV4 地址，然后先請求 IPV6 未連接成功，幾秒后切換到 IPV4 連接成功，其中 IPV6 等待連接到連接失敗的這段時間就是 IPV6 無法訪問時的耗時。

Happy Eyeballs

RFC6555 中定義了一種減少可見延遲的算法要求 Happy Eyeballs，其最基礎(chǔ)的兩個目標(biāo)如下：

為用戶提供快速連接 IPV6 和 IPV4 的能力，即快速嘗試使用 IPV6 進(jìn)行連接，如果快速連接未成功，則切換到 IPV4 進(jìn)行連接。
避免同時連接 IPV6 和 IPV4 而對網(wǎng)絡(luò)造成沖擊。

下面是上述思想的示意圖如下：

如上圖所示，客戶端同時通過 IPV6 和 IPV4 發(fā)送兩個 TCP SYN 包，IPV6 未連接成功，IPV4 則響應(yīng)成功，重試 IPV6 直到用戶放棄連接 IPV6 直接切換到 IPV4 即可。

執(zhí)行完上述過程后，客戶端則知道 IPV6 和 IPV4 地址是否連接成功，客戶端可以把結(jié)果緩存起來，避免后續(xù)的連接嘗試中影響網(wǎng)絡(luò)，如在上面示例中 IPV6 連接是失敗，后續(xù)連接中可以直接切換到 IPV4 進(jìn)行連接，可以為緩存連接結(jié)果設(shè)定一個有效期，如 10 分鐘，之后可刷新連接狀態(tài)，這就是在一定程度上減少了 IPV6 連接異常時的耗時，有助于增加用戶體驗。

下面是一個 IPV6 工作正常的示意圖：

如上圖所示，客戶端同時通過 IPV6 和 IPV4 發(fā)送兩個 TCP SYN 包，IPV6 和 IPV4 都連接成功，IPV6 直接連接成功，則直接走 IPV6，忽略 IPV4 即可，同樣記錄 IPV6 連接狀態(tài)，可在設(shè)定的有效期內(nèi)直接 IPV6 進(jìn)行連接，

只要客戶端主機(jī)是支持雙棧的，Happy Eyeballs 機(jī)制就會一直存在，只要存在僅支持 IPV4 的服務(wù)器存在，Happy Eyeballs 就會一直存在，隨著時間的推移，IPV4 將會逐漸退出歷史舞臺，Happy Eyeballs 的實現(xiàn)場景可能不同，但是基本遵循上述要求。

實際運(yùn)用

一般應(yīng)用層使用到的域名解析 API 如下：

1public static InetAddress[] getAllByName(String host)

上述方法會返回域名 host 對應(yīng)的 IP 地址，此時就可以根據(jù) IP 地址是 IPV6 地址還是 IPV4 地址進(jìn)行單雙棧問題的適配了，具體實現(xiàn)可以根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整和完善，上面介紹的 Happy Eyeballs 主要就是在解決雙棧時帶來的延時問題，大型 App 應(yīng)該都有自己的對應(yīng)算法實現(xiàn)，有的甚至 DNS 這塊也是自己實現(xiàn)的，這里了解一下即可。

IPV6、IPV4雙棧問題

雙棧選擇問題

IPV6無法訪問時的延時

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實際運(yùn)用

IPV6、IPV4雙棧問題