DNS在架构中的使用

1 介绍

DNS(Domain Name System,域名系统)是一种服务,它是域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库,能够使人更方便的访问互联网,而不用去记住能够被机器直接读取的IP地址数串。
简单来说,DNS就是一个将我们输入的网址(比如www.baidu.com )转换成对应的IP地址(比如192.0.2.1)的系统。这个过程是自动且透明的,用户在浏览器中输入网址后,浏览器会向DNS服务器发起查询请求,DNS服务器会根据域名解析出对应的IP地址,然后浏览器再根据这个IP地址去访问目标服务器。

2 实现原理

DNS系统的工作原理大致如下:

2.1 递归查询

当客户端(如浏览器)需要解析一个域名时,它会首先向本地DNS服务器(如ISP提供的DNS服务器)发起查询请求。如果本地DNS服务器缓存中没有该域名的记录,它会向根DNS服务器发起查询。根DNS服务器会返回顶级域(TLD,如.com、.net等)的DNS服务器地址。然后,本地DNS服务器会向这些顶级域DNS服务器发起查询,顶级域DNS服务器再返回下一级DNS服务器的地址,直至找到最终的IP地址。这个过程中,本地DNS服务器会递归地查询,直到找到结果或确定查询失败。

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递归查询是由DNS服务器主动帮主机查询的查询模式。‌

2.2 迭代查询

与递归查询不同,迭代查询中,本地DNS服务器在收到客户端的查询请求后,会向根DNS服务器发起查询,但根DNS服务器不会直接返回IP地址,而是返回下一级DNS服务器的地址。本地DNS服务器会再次向这个地址发起查询,以此类推,直到找到最终的IP地址。在这个过程中,每个DNS服务器只负责返回下一级DNS服务器的地址,而不是直接返回IP地址。

迭代查询则是客户端自己逐步查询,‌直到获得结果或遍历所有可能的查询途径。‌

2.3 强大的域名解析能力

DNS不仅支持A记录(将域名映射到IPv4地址),还支持AAAA记录(将域名映射到IPv6地址)、CNAME记录(别名记录,将域名映射到另一个域名)、MX记录(邮件交换记录,指定处理该域名邮件的邮件服务器)等多种记录类型,以满足不同的需求。

3 在互联网架构中的作用

我们先看一个Http请求,从客户端开始调用,到服务端响应,它的整个LifeCycle,以及DNS起到的作用
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流程步骤如下:

  1. Client访问域名 www.taobao.com 请求到 DNS 服务器
  2. DNS服务器返回域名对应的外网IP地址:10.88.0.1,这是代理服务Nginx的地址
  3. Client继续访问外网IP 10.88.0.1 向Nginx进行链接
  4. Nginx配置了n个Service(多副本模式)的内网IP,如 192.168.0.100、192.168.0.101、192.168.0.102
  5. Nginx的负载均衡通过流量调度策略(如 RR)对IP List进行轮询
  6. 请求最终落到某一个Service进行处理,获得计算结果

这是DNS最基本的能力,那除了DNS的A记录解析,在互联网架构中,他还有哪些贡献?

3.1 反向代理和动态扩展

反向代理是一种位于服务器和客户端之间的代理服务器。客户端将请求发送给反向代理,然后由代理服务器根据一定的规则将请求转发给后端服务器。后端服务器将响应返回给代理服务器,再由代理服务器将响应转发给客户端。 反向代理对客户端是透明的,客户端无需知道实际服务器的地址,只需将反向代理当作目标服务器一样发送请求就可以了。
用户在Client只需要记住www.taobao.com,不需要知道他后面负载了多少真实的服务,这个就为扩展提供了很多便利,所以原来的架构可以优化为:

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对同一个域名配置多个Nginx Service 的IP,每当DNS解析请求,RR轮询返回不同的Nginx IP地址,实现动态扩展的能力。

3.2 负载均衡

DNS轮询是一种简单的负载均衡方法,通过改变DNS解析结果中的IP地址顺序,将用户请求分散到不同的服务器上。我们的上图中,Nginx承担了这一层职责,我们可以尝试免去Nginx后看看效果怎么样!

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看着是去掉了一层网络请求,但是这种也存在一些问题。

  1. 无法实现智能的负载均衡

这种技能支持简单的轮询,无法支持更智能的 Weighted Round RobinIP HashLeast Connections等负载策略

  1. 无法实现探活和故障转移

使用Nginx做反向代理时,可以对Service进行存活探测,当服务挂掉的时候,进行流量迁移,实现故障转移和止损的目标。

3.3 智能路由和加速

智能DNS: 智能DNS可以根据用户的地理位置、网络状况等因素,将用户请求解析到最适合的服务器上,从而提高访问速度和用户体验。
CDN(内容分发网络): CDN利用DNS技术将用户的请求解析到距离用户最近的缓存节点上,从而加快内容的传输速度,减少网络延迟。

如下图,虽然潮州在广东,但明显离厦门更近,所以流量分发到厦门机房:
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4 总结

  • 动态扩展反向代理层
  • 支持简易轮询模式的负载均衡,但是无法探活 和 Fail Over
  • 智能Dns路由和CDN加速
posted @ 2024-07-31 16:41  Hello-Brand  阅读(370)  评论(0编辑  收藏  举报