利用dns解析來實現網站的負載均衡


當網站的訪問量大了就會考慮負載均衡,這也是每一個架構師的基本功了,其基本地位就相當於相聲里的說學逗唱,活好不好就看這個了 :)

傳統的負載均衡思路是單點的,不管你是硬件的還是軟件的基本都是這樣的原理

對於一般的需求來說,這樣的架構基本就可以解決問題了。而且維護起來也相對簡單。嗯,大多數公司也都是這么干的。

傳統思路的局限性

就如同上圖所示,傳統思路也存在非常明顯的局限性。也就是網站的響應速度很大程度上局限於負載均衡節點的能力,而且一旦負載均衡節點本身掛掉的話,整個網站就完全癱瘓了。后端的服務可以水平擴展,但是對於單個節點來說就算你再增大機器的配置也是有極限的,而且這也不符合互聯網技術的發展規律。

CDN是怎么做的

作為互聯網上承載大部分流量的一大基礎設施,CDN對負載分流的解決思路很具有啟發性

從上圖可以看到,用戶的訪問被分流了,所有的請求不再是聚集到一個節點上,而是被分擔在了各個合適的節點上,這樣即使存在單點故障,也僅僅只會影響到一部分用戶,況且我們還可以使用其他手段做故障轉移。

同樣的做法也可以借鑒到傳統的BS架構中,我們也可以把用戶的請求直接分流到不同的服務器上,而不必經過一個統一的節點中轉。這個分流是通過什么做到的呢?答案就是 DNS!

你知道DNS是怎么工作的嗎?

大部分人可能天天都用着DNS卻不知道它的基本原理,你可能知道我們訪問互聯網需要查詢dns服務器,就是下面的這個玩意

我們只需要問它域名所對應的ip地址就行了。但事情真的這么簡單嗎?它是怎么知道這個域名所對應的ip地址呢?

其實dns系統是一個典型的樹狀架構,上圖所示的dns服務器其實應該叫dns緩存查詢服務器,它是為了減輕互聯網上dns查詢的負載所設計的。如果你的請求沒有命中緩存,那么這個緩存服務器就會自己進行一次標准查詢,然后再把結果緩存起來,簡單來說就是從根服務器開始一級一級的問。我們以前經常談到根服務器的重要性其實就體現在這里了,它保留了對所有域名的起始解釋權

神奇的解釋權機制(SOA)

上面講到根服務器擁有一切域名的起始解釋權,但是如果你去問根服務器它是不會直接告訴你最終答案的。因為如果它要存儲所有的記錄,那它也太累了,這個負載和開銷是驚人的。那它會告訴你什么呢?它會告訴你應該去問誰,也就是它授權下一級服務器來解答你的問題。擬人化這個過程

  1. 我: root, root 告訴我, segmentfault.com 怎么走?
  2. root: 呵呵,你可以去問.com的dns服務器,地址是xxxxxx
  3. 我: .com, .com 告訴我,segmentfault.com 怎么走?
  4. .com: 呵呵,你可以去問segmentfault.com的dns服務器(dnspod之類的),地址是xxxxxx
  5. 我: dnspod, dnspod 告訴我,segmentfault.com 怎么走?
  6. dnspod: 拿着 xxxxxx,走你

DNS負載均衡的基本原理

了解了上述過程,我們得到兩個基本結論

  1. dns系統本身是一個分布式的網絡,它是相對可靠的,起碼比你網站本身可靠的多
  2. dns的最終解釋是可以受我們自己控制的

有了這兩條結論,剩下的事情就簡單了,我們只需要在最終解釋的查詢結果上做文章就可以了。簡單來說,就是將你的所有服務器地址,按照自己需求制定的頻次,返回給用戶。

github.com為例,我們首先獲取它的SOA服務器(因為dns緩存查詢服務器會緩存結果,如果你直接去查詢域名,會每次返回一樣的結果),.com的dns域名服務器也是13台,它們是[a-m].gtld-servers.net,我們隨便選一台來找找github.com的SOA

OK,我們獲取了四個SOA服務器ns[1-4].p16.dynect.net,再隨便選一個來問問github.com對應的記錄吧,順便試幾次看看最終的ip地址會不會變化

我們這里查詢了兩次,注意ANSWER SECTION部分返回了兩個結果,一次是192.30.252.129,一次是192.30.252.128

這就是利用dns實現了負載均衡,你的最終訪問會到達不同的ip地址。

有哪些DNS服務商支持負載均衡呢?

這是一種比較高級的服務,一般域名注冊商的dns服務器不會支持,目前我已知支持它的服務商有

  1. AWS Route 53
  2. NSONE
  3. Dyn
  4. dnspod

其中1和4是我們已經在使用的,效果比較理想。

總結

其實DNS可以玩的花樣遠不止這些,還可以做故障轉移,也可以按地區解析等等。域名從互聯網誕生之初就開始存在了,但是對它的研究以及衍生出來的使用方法才剛剛開始發掘,隨着大家對互聯網利用的提升,這類技術肯定會越來越多。


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