摘要：根域名服務(wù)器是最高層次的，全球共有套，它不直接用于域名解析，而是指明怎樣去查找對應(yīng)。對象存儲(chǔ)一般會(huì)有三個(gè)備份，從而實(shí)現(xiàn)對存儲(chǔ)讀寫的負(fù)載均衡。小結(jié)是網(wǎng)絡(luò)世界的地址簿。

????為什么在地址欄輸入域名，就能直接訪問到對應(yīng)服務(wù)器？全局負(fù)載均衡和內(nèi)部負(fù)載均衡又是什么？這些都和 DNS 解析息息相關(guān)，讓我們一起來解密 DNS 解析。

????其實(shí)說起 DNS 解析，應(yīng)該都知道它很像地址簿。就像我們?nèi)ヒ患倚麻_的沃爾瑪超市，通過地址簿查出來沃爾瑪在哪條路多少號，然后再去找。

????在網(wǎng)絡(luò)世界中，也是這樣的。我們可以記住網(wǎng)站的名稱，但是很難記住網(wǎng)站的 IP 地址，因此需要一個(gè)“地址簿”，幫我們將網(wǎng)站名稱轉(zhuǎn)換成 IP。這個(gè)“地址簿”就是 DNS 服務(wù)器。

????對于 DNS 服務(wù)器而言，全球每個(gè)人上網(wǎng)，都需要訪問它。
????而全球的網(wǎng)民數(shù)，據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)有 40 億，每個(gè)人都訪問它，可想而知 DNS 服務(wù)器會(huì)有很大的訪問流量壓力（高并發(fā)）。
????而且，它還非常重要，一旦出了故障，整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)都將癱瘓（高可用）。
????此外，上網(wǎng)的人分布在全世界各地，如果大家都去同一個(gè)地方的某一臺(tái)服務(wù)器，時(shí)延將會(huì)非常的（分布式）。

????因此，DNS 服務(wù)器一定要具備高可用、高并發(fā)、分布式的特點(diǎn)。

????基于此，DNS 服務(wù)器設(shè)計(jì)成樹狀的層次結(jié)構(gòu)。如下圖：

根 DNS 服務(wù)器：返回頂級域 DNS 服務(wù)器的 IP 地址；

頂級域 DNS 服務(wù)器：返回權(quán)威 DNS 服務(wù)器的 IP 地址；

權(quán)威 DNS 服務(wù)器：返回相應(yīng)主機(jī)的 IP 地址。

????上面說了 DNS 服務(wù)器面臨大流量訪問的壓力，因此，為了提高 DNS 的解析性能，很多網(wǎng)站都會(huì)就近部署 DNS 緩存服務(wù)器。所以，我們常見的 DNS 解析流程就變成了：

客戶端發(fā)出 DNS 請求給本地域名服務(wù)器。我們訪問博客園，客戶端會(huì)問本地域名服務(wù)器， www.cnblogs.com 的 IP 是什么？（本地域名服務(wù)器，如果網(wǎng)絡(luò)是通過 DHCP 配置，本地 DNS 是由你的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商，如電信、聯(lián)通等自動(dòng)分配，它通常就在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商的機(jī)房里）；

本地 DNS 收到來自客戶端的請求，查找“地址簿”，返回 IP 或請求根域名服務(wù)器。我們可以理解為服務(wù)器上緩存了一張域名與 IP 對應(yīng)的大表，如果能找到 www.cnblogs.com，就直接返回對應(yīng)的 IP 地址。如果沒有找到，本地 DNS 會(huì)去問它的根域名服務(wù)器；

根 DNS 收到來自本地 DNS 的請求，返回 .com 對應(yīng)的頂級域名服務(wù)器的地址。根域名服務(wù)器是最高層次的，全球共有 13 套，它不直接用于域名解析，而是指明怎樣去查找對應(yīng) IP。它發(fā)現(xiàn)請求的域名后綴是 .com，就會(huì)返回 .com 對應(yīng)的頂級域名服務(wù)器的地址；

本地 DNS 服務(wù)器收到頂級 DNS 服務(wù)器地址，請求頂級 DNS 服務(wù)器查詢域名 IP；

頂級 DNS 服務(wù)器返回權(quán)威 DNS 服務(wù)器地址。頂級域名服務(wù)器就是大名鼎鼎的，負(fù)責(zé) .com、.net、.org 這些二級域名，比如 cnblogs.com，它會(huì)返回對應(yīng)的權(quán)威 DNS 服務(wù)器地址；

本地 DNS 服務(wù)器收到權(quán)威 DNS 服務(wù)器地址，請求權(quán)威 DNS 服務(wù)器查詢域名 IP。而 cnblogs.com 的權(quán)威 DNS 服務(wù)器就是域名解析結(jié)果的原出處；

權(quán)威 DNS 服務(wù)器返回對應(yīng) IP。權(quán)威 DNS 服務(wù)器查詢“地址簿”，獲取到域名對應(yīng) IP 地址，返回給本地 DNS 服務(wù)器；

本地 DNS 服務(wù)器收到 IP，返回給客戶端；

客戶端與目標(biāo)建立連接。

????至此，我們完成了 DNS 的解析過程，整個(gè)過程如下圖：

????站在客戶端角度，上述過程是一次 DNS 遞歸查詢過程。因?yàn)楸镜?DNS 全權(quán)為它代勞，它只要坐等結(jié)果就好了。在這個(gè)過程中，DNS 除了可以通過名稱映射為 IP 地址外，它還可以做另外一件很重要的事 - 負(fù)載均衡。

????還是拿我們逛沃爾瑪超市為例。它可能在一個(gè)城市里會(huì)有多家店，我們要逛沃爾瑪，可以就近找一家，而不用都去同一家，這就是負(fù)載均衡。

DNS 做負(fù)載均衡也有花樣可以玩。
1）DNS 做內(nèi)部負(fù)載均衡
????所謂的內(nèi)部負(fù)載均衡，其實(shí)很好理解。就像我們的應(yīng)用訪問數(shù)據(jù)庫，在應(yīng)用里配置的數(shù)據(jù)庫地址。如果配置成 IP 地址，一旦數(shù)據(jù)庫換到了另外一臺(tái)機(jī)器，我們就要修改配置。如果我們有很多臺(tái)應(yīng)用同時(shí)連一個(gè)數(shù)據(jù)庫，一換 IP，就需要將這些應(yīng)用的配置全部修改一遍，是不是很麻煩？所以，我們可以將數(shù)據(jù)地址配置成域名。在更換數(shù)據(jù)庫位置時(shí)，只要在 DNS 服務(wù)器里，將域名映射為新的 IP 地址就可以了。

????在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們可以更進(jìn)一步 。例如，某個(gè)應(yīng)用要訪問另外一個(gè)應(yīng)用，如果配置另外一個(gè)應(yīng)用的 IP 地址，那么這個(gè)訪問就是一對一的。但是當(dāng)被訪問的應(yīng)用因流量過大撐不住的時(shí)候，我們就需要部署多個(gè)應(yīng)用。這時(shí)候，我們就不能直接配置成 IP，而是要配置域名了。只要在域名解析的時(shí)候，配置好策略，這次返回一個(gè) IP，下次返回第二個(gè) IP，就實(shí)現(xiàn)了負(fù)載均衡。

2）DNS 做全局負(fù)載均衡
????為了保證我們應(yīng)用的高可用性，往往會(huì)將應(yīng)用部署在多個(gè)機(jī)房，每個(gè)地方都會(huì)有自己的 IP 地址。當(dāng)用戶訪問某個(gè)域名的時(shí)候，這個(gè) IP 地址可以輪詢訪問多個(gè)數(shù)據(jù)中心。如果一個(gè)數(shù)據(jù)中心因?yàn)槟撤N原因掛了，只要將這個(gè) IP 地址從 DNS 服務(wù)器中刪掉就可以了，用戶不會(huì)訪問到宕機(jī)的服務(wù)器，保證了應(yīng)用的可用性。

????另外，我們肯定希望用戶能訪問就近的數(shù)據(jù)中心。這樣客戶訪問速度就會(huì)快很多，體驗(yàn)也會(huì)好很多，也就實(shí)現(xiàn)了全局負(fù)載均衡的概念。

????我們通過 NDS 訪問數(shù)據(jù)中心對象存儲(chǔ)上的靜態(tài)資源為例，來看一看整個(gè)過程。

????假設(shè)全國有多個(gè)數(shù)據(jù)中心，托管在多個(gè)運(yùn)營商，每個(gè)數(shù)據(jù)中心有三個(gè)可用區(qū)。對象存儲(chǔ)可以通過跨可用區(qū)部署，實(shí)現(xiàn)高可用性。在每個(gè)數(shù)據(jù)中心中，都至少部署兩個(gè)內(nèi)部負(fù)載均衡器，內(nèi)部負(fù)載均衡器后面對接多個(gè)對象存儲(chǔ)的前置服務(wù)器（Proxy-server）。那么，請求過程如下圖：

當(dāng)一個(gè)客戶端要訪問 object.yourcompany.com 的時(shí)候，需要將域名轉(zhuǎn)換為 IP 地址進(jìn)行訪問，所以它要請求本地 DNS 解析器；

本地 DNS 解析器先查看本地的緩存是否有這個(gè)記錄。如果有，就直接用，省略后續(xù)查詢步驟，提高相應(yīng)時(shí)間；

如果本地?zé)o緩存，就需要請求本地的 DNS 服務(wù)器；

本地 DNS 服務(wù)器一般部署在數(shù)據(jù)中心或者你所在的運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中。本地 DNS 服務(wù)器也需要看本地是否有緩存，如果有，就直接返回；

本地沒有，通過第 5、6、7 步驟獲取到 IP 地址，緩存到本地 DNS 解析器中，然后在返回給客戶端。

????對于不需要做全局負(fù)載均衡的簡單應(yīng)用來講，yourcompany.com 的權(quán)威 DNS 服務(wù)器可以直接將 object.yourcompa.com 這個(gè)域名解析為一個(gè)或者多個(gè) IP 地址，然后客戶端可以通過多個(gè) IP 地址，進(jìn)行簡單的輪詢，實(shí)現(xiàn)簡單的負(fù)載均衡。

????但是對于復(fù)制的應(yīng)用，尤其是跨地域跨運(yùn)營商的大型應(yīng)用，就需要更加復(fù)雜的全局負(fù)載均衡機(jī)制，因而需要專門的設(shè)備或者服務(wù)器來做這件事情，這就是全局負(fù)載均衡器（GSLB，Global Server Load Balance）。

????在 yourcompany.com 的 DNS 服務(wù)器中，一般是通過配置 CNAME 的方式，給 object.yourcompany.com 起一個(gè)別名。例如 object.vip.yourcompany.com，然后告訴本地 DNS 服務(wù)器，讓它請求 GSLB 解析這個(gè)域名，GSLB 就可以在解析這個(gè)域名的過程中，通過自己的策略實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。

上圖中畫了兩層的 GSLB，是因?yàn)榉诌\(yùn)營商和地域。我們希望不同運(yùn)營商的客戶，可以訪問對應(yīng)運(yùn)營商機(jī)房中的資源，這樣不跨運(yùn)營商訪問，有利于提高吞吐量，減少時(shí)延。兩層 GSLB 的過程如下：

第一層 GSLB，通過查看請求它的本地 DNS 服務(wù)器所在的運(yùn)營商，就知道用戶所在的運(yùn)營商。假設(shè)是移動(dòng)，通過 CNAME 的方式，通過另一個(gè)別名 object.yd.yourcompany.com，告訴本地 DNS 服務(wù)器去請求第二層的 GSLB；

第二層 GSLB，通過查看請求它的本地 DNS 服務(wù)器的地址，知道用戶所在的地理位置，然后將距離用戶位置比較近的一個(gè) Region 的六個(gè)內(nèi)部負(fù)載均衡的地址，返回給本地 DNS 服務(wù)器；

本地 DNS 服務(wù)器將結(jié)果返回給本地 DNS 解析器；

本地 DNS 解析器將結(jié)果緩存后，返回給客戶端；

客戶端開始訪問屬于相同運(yùn)營商的，且距離比較近的 Region1 中的對象存儲(chǔ)。當(dāng)然，客戶端得到了六個(gè) IP 地址，它可以通過負(fù)載均衡的方式，隨機(jī)或者輪詢選擇一個(gè)可用區(qū)進(jìn)行訪問。對象存儲(chǔ)一般會(huì)有三個(gè)備份，從而實(shí)現(xiàn)對存儲(chǔ)讀寫的負(fù)載均衡。

DNS 是網(wǎng)絡(luò)世界的地址簿?？梢酝ㄟ^域名查地址，因?yàn)橛蛎?wù)器是按照樹狀結(jié)構(gòu)組織的，因而域名查找是使用遞歸查詢的方式，并通過緩存的方式加快效率；

在域名和 IP 的映射中，給了應(yīng)用基于域名做負(fù)載均衡的機(jī)會(huì)，可以是簡單的負(fù)載均衡，也可以是根據(jù)地址和運(yùn)營商做的全局負(fù)載均衡。

參考：

維基百科-域名系統(tǒng) 詞條；

知乎-域名解析；

劉超 - 趣談網(wǎng)絡(luò)協(xié)議系列課；