分布式、多活數(shù)據(jù)中心如何實現(xiàn)DNS域名解析和負載均衡？

作者：佚名 2017-11-24 09:09:32

服務器

數(shù)據(jù)中心

分布式 DNS域名解析是B/S應用架構的一項重要服務，C/S架構應用一般是通過IP地址直接訪問服務的。在云計算時代，業(yè)務主要通過B/S、分布式、多活的架構提供。然而對于網站運營和服務提供商來說，DNS域名解析的穩(wěn)定可靠，意味著更好的業(yè)務體驗，更好更大的訪問流量。

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今天的話題將帶你從雙活數(shù)據(jù)訪問層面，談談域名解析和負載均衡。

DNS域名解析是B/S應用架構的一項重要服務，C/S架構應用一般是通過IP地址直接訪問服務的。在云計算時代，業(yè)務主要通過B/S、分布式、多活的架構提供。然而對于網站運營和服務提供商來說，DNS域名解析的穩(wěn)定可靠，意味著更好的業(yè)務體驗，更好更大的訪問流量。

隨著云計算和分布式系統(tǒng)的發(fā)展，DNS在多數(shù)據(jù)中心、分布式應用架構中負載均衡和故障轉移應用中越來越重要，今天我們對DNS概念、應用和原理進行梳理和解析。

DNS是互聯(lián)網上作為域名和IP地址相互映射的一個分布式數(shù)據(jù)庫。DNS能夠使用戶更方便的訪問網絡和應用，而不用去記憶雜亂、繁瑣的IP數(shù)串。通過域名，最終得到該域名對應的IP地址的過程叫做域名解析。下面這張圖，詳細說明了一個DNS域名解析的全過程。

1、通常，在電腦打開瀏覽器，輸入一個域名。比如輸入www.163.com，這時電腦會發(fā)出一個DNS請求到本地DNS服務器。本地DNS服務器一般是網絡接入服務器商提供，比如中國電信，中國移動。

2、查詢www.163.com的DNS請求到達本地DNS服務器之后，本地DNS服務器會首先查詢它的緩存記錄，如果緩存中有此條記錄，就可以直接返回結果。如果沒有，本地DNS服務器還要向DNS根服務器進行查詢。

3、根DNS服務器沒有記錄具體的域名和IP地址的對應關系，而是告訴本地DNS服務器，你可以到域服務器上去繼續(xù)查詢，并給出域服務器的地址。

4、本地DNS服務器繼續(xù)向域服務器發(fā)出請求，在這個例子中，請求的對象是.com域服務器。.com域服務器收到請求之后，也不會直接返回域名和IP地址的對應關系，而是告訴本地DNS服務器，你的域名的解析服務器的地址。

5、***，本地DNS服務器向域名的解析服務器發(fā)出請求，這時就能收到一個域名和IP地址對應關系，本地DNS服務器不僅要把IP地址返回給用戶電腦，還要把這個對應關系保存在緩存中，以備下次別的用戶查詢時，可以直接返回結果，加快網絡訪問。

實際上，因特網上的DNS服務器也是按照層次安排的。每一個域名服務器只對域名體系中的一部分進行管轄。根據(jù)域名服務器所起的作用，可以把域名服務器劃分為根域名服務器、***域名服務器、權限域名服務器和本地域名服務器四種不同的類型。

根域名服務器是***層次的域名服務器，也是最重要的域名服務器。所有的根域名服務器都知道所有的***域名服務器的域名和IP地址。不管是哪一個本地域名服務器，若要對因特網上任何一個域名進行解析，只要自己無法解析，就首先求助根域名服務器。所以根域名服務器是最重要的域名服務器。假定所有的根域名服務器都癱瘓了，那么整個DNS系統(tǒng)就無法工作。

我們在配置DNS解析的時候，需要指定DNS解析的TTL(Time To Live)參數(shù)，這個參數(shù)告訴本地DNS服務器，域名緩存的最長時間。用阿里云解析來舉例，阿里云解析默認的TTL是10分鐘，10分鐘的含義是本地DNS服務器對于域名的緩存時間是10分鐘，10分鐘之后，本地DNS服務器就會刪除這條記錄，刪除之后，如果有用戶訪問這個域名，就要重復一遍上述復雜的流程。

如果網站已經進入穩(wěn)定發(fā)展的狀態(tài)，不會輕易更換IP地址，我們完全可以將TTL設置到協(xié)議***值，即24小時。帶來的好處是，讓域名解析記錄能夠更長時間的存放在本地DNS服務器中，以加快所有用戶的訪問。

分布式、多活數(shù)據(jù)中心對外提供數(shù)據(jù)服務時，還會涉及到另外一個參數(shù)RTT(Round Trip Time)。分布在物理上A、B隔離兩個區(qū)域的數(shù)據(jù)中心同時對外提供服務時，客戶的服務請求是由A數(shù)據(jù)中心，還是由B數(shù)據(jù)中心響應，這就要看在DNS解析過程中，決定于解析過程中那個訪問帶來的RTT更小。下面一起通過一個實例來分析下技術原理。

1、首先客戶端向其所在運營商的Local DNS發(fā)起www.abc.com域名的DNS請求。

2、運營商的Local DNS服務器從RootDNS得知www.abc.com由DNS-CTC、DNS-CNC、DNS-USA1和DNS-USA2來解析，即RootDNS同時返回此4個DNS服務器地址給Local DNS(DNS的工作原理要求返回所有關于請求的記錄，在此即返回4個DNS服務器，如果只返回一個DNS而此DNS剛好中斷服務了，那么Local DNS只能是解析失敗了)；

3、Local DNS輪詢向這4個DNS服務器發(fā)出域名解析的請求，直到返回數(shù)據(jù)。

4、在此，假如DNS-CTC響應Local DNS的域名解析請求，同時返回2臺GTM的地址(本地監(jiān)聽的Web服務)。

5、收到Local DNS請求的GTM首先查詢在本地是否有該Local DNS的就近性表項，如果存在則直接給Local DNS返回速度最快的服務器地址。如果不存在，則通知另外一臺GTM發(fā)起對該Local DNS的查詢。

6、兩臺DNS分別對Local DNS進行Probe。例如GTM-A查詢該Local DNS的RTT時間為50ms，而GTM-B查詢同一Local DNS的RTT時間為100ms，則此時在兩臺GTM內都形成了該Local DNS的對應就近性表記錄。

7、根據(jù)就近原則，Local DNS請求的GTM-A根據(jù)系統(tǒng)的就近性表返回相應的Data Center內的Web服務器地址(即1.1.1.1)。

8、Local DNS獲得地址后，將該地址返回給用戶，到此DNS請求過程結束。

9、用戶向www.albc.com(1.1.1.1)網站發(fā)起訪問。

分布式、多活數(shù)據(jù)中心中，一個域名對應兩個業(yè)務IP地址，分別部署在兩個數(shù)據(jù)中心。通過GSLB或DNS實現(xiàn)站點間的訪問負載均衡。

GSLB可以采用專用的F5 GTM設備，如果業(yè)務量小，也可以采用windows自帶的DNS服務器，實現(xiàn)簡單負載均衡(輪詢)，GSLB跨站點負載均衡策略通常有兩種。

1. 基于Local DNS請求所在的地理位置。

2. 基于GSLB與Local DNS的RTT最小。

GSLB在整個網絡范圍內將用戶的請求定向到最近的節(jié)點(或者區(qū)域)，主要采用就近性判斷，主要的方法包括DNS、應用層重定向、傳輸層重定向等。然而，SLB大多在一個服務節(jié)點范圍內，根據(jù)設備節(jié)點的健康性、當前負載、服務能力、分布等情況將用戶的請求分配到一個具體服務節(jié)點設備。

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