百度App网络深度优化番外篇《一》IPv6下Happy Eyeballs的最佳实践

前言

IPv6是当下如火如荼的话题，由于IPv4地址的耗尽，所以IPv6的切换已经势在必行。但在IPv6的初期，由于基础建设还不完善，IPv6可能会出现连通性或可靠性的问题，那我们该如何从IPv4平稳过渡到IPv6呢？

目前业内标准的做法叫Happy Eyeballs，什么叫Happy Eyeballs呢？就是不会因为IPv4或IPv6的故障问题，导致用户的眼球一直在等待加载或者出错，这就是Happy Eyeballs名字的由来。

背景

Happy Eyeballs解决的核心问题是，复杂环境下v4和v6 IP选取的问题，它是一套整体解决方案，对于域名查询的处理，地址的排序，连接的尝试等方面均做出了规定。

Happy Eyeballs有v1版本RFC6555（Cisco提出来的）和v2版本RFC8305（Apple提出来的）。具体的协议规范可参考资料【1】和【2】。我们从百度App对于Happy Eyeballs的实践出发，剖析下百度App是如何实现Happy Eyeballs的。

最佳实践

百度App的Happy Eyeballs最佳实践，如下图所示。

Happy Eyeballs最佳实践

最佳实践包括自有业务和核心组件（图片库，播放内核，浏览内核）底层网络库的流量接管。

网络库包括ijkavformat（ijkplayer的网络模块，实现了RFC8305的Happy Eyeballs），okhttp（实现了RFC6555的Happy Eyeballs），统一网络库cronet（实现了RFC6555的Happy Eyeballs）。

下面我们来看下这三个网络库的Happy Eyeballs的实现机制。

丨1.ffmpeg(ijkplayer不准确)的Happy Eyeballs实现机制

我们从域名查询的处理，地址的排序，连接的尝试三个方面来说明。

ijkplayer Happy Eyeballs实现机制

域名查询的处理，百度App的ijkplayer主要流量走的是localDNS，会将v4和v6地址一并查询回来，DNS query中A记录表示v4查询，Type是1，AAAA记录表示v6查询，Type是28。具体协议可以参考下面两图。

IPv4的Query

IPv6的Query

地址的排序，如果查询回来是多个v4和v6的地址，会将查询结果保存在addrinfo这个结构体里，它是一个链表结构，会将这个链表交替排序，v6在前，v4在后，比如查询回来的是[第一个v4地址，第二个v4地址，第一个v6地址，第二个v6地址]，排序之后变成[第一个v6地址，第一个v4地址，第二个v6地址，第二个v4地址]。

连接的尝试，立即连接v6地址，ijkplayer可以让使用者设置连接超时时间，会将这个超时时间和200ms（这是RFC8305建议的值）进行取小操作，如果在较小值以内v6建连成功，则结束，若以外将发起下一个v4连接，与此同时关闭当前的v6连接。延迟连接v4地址将重复上面的操作，如果成功则结束，如果超时将发起下一个v6连接，与此同时关闭当前的v4连接。直到没有ip地址。

丨2.cronet的Happy Eyeballs实现机制

我们从域名查询的处理，地址的排序，连接的尝试三个方面来说明。

cronet Happy Eyeballs实现机制

域名查询的处理，百度App的cronet主要流量走的是HTTPDNS，HTTPDNS请求会将一个域名的v4地址和v6地址同时返回。

地址的排序，cronet开启Happy Eyeballs有两个条件，一是查询结果第一个地址是v6的，二是查询结果里包含v4和v6的地址。cronet会优先将v6地址放入结果列表，保证了第一点。

连接的尝试，立即连接v6地址并开启一个延迟300ms（这是RFC6555建议的值）发起v4的建连的任务，如果在300ms以内v6建连成功，延迟任务直接终止，流程结束。若以外会将结果列表进行rotate，按顺序将列表里的第一个v4地址旋转到第一个，发起v4连接，此时将开启一个竞争模式，当v4开始建立连接和建连成功后，都会去检查v6是否成功，只要v6在竞争模式内建连成功，则使用v6的连接，v6没有建连成功，则使用v4连接。

丨3.okhttp的Happy Eyeballs实现机制

okhttp Happy Eyeballs实现机制

百度App依照cronet的实现细节，遵循RFC6555的规范，实现了okhttp版本的Happy Eyeballs，由于实现细节和cronet类似，所以就不在这里进行讲解。

主体流程如上图，通过okhttp的请求并发控制模块（核心定义了最大线程数64个和单域名的最大并发数5个），再来到核心拦截器模块，包括对于Header和Cookie处理的拦截器，对于Cache处理的拦截器，对于连接处理的拦截器，在连接处理的拦截器里首先是从连接池获取连接，获取不到就会新创建连接，Happy Eyeballs的实现就会加到这里。

丨4.WKWebView的Happy Eyeballs实现

在某些场景下WKWebView没有被cronet网络库进行接管，所以还需要依赖苹果自身的Happy Eyeballs机制，在这里就不多赘，感兴趣的同学可以参考资料【3】，苹果的工程师会详细讲解如何实现Happy Eyeballs的机制以及Happy Eyeballs下走v6的测试结果。

结语

IPv6的进程是任重而道远的，Happy Eyeballs做为从v4过渡到v6的重要规范必然会起到它应有的使命，详尽了解它并使用它应该是每个相关工程师的职责，希望本次番外篇对大家有帮助，感谢大家的辛苦阅读。

参考资料：

1. https://tools.ietf.org/html/rfc6555
2. https://tools.ietf.org/html/rfc8305
3. https://mailarchive.ietf.org/arch/msg/v6ops/DYiI9v_O66RNbMJsx0NsatFkubQ