图解 DNS 域名解析与负载均衡

在 DNS 查询 篇中，主要是根据阮一峰老师的文章所做的学习记录。讲述了通过命令 dig 来跟踪域名的查询过程，也提到了 DNS 服务器的层级结构、DNS 记录、DNS 缓存等。整体都是文字叙述，读起来会稍微有些累。这篇会通过图示来进一步简化 DNS 的解析过程，并会提到 DNS 的另一项重要作用， 负载均衡 。

首先我们来了解一下 DNS 服务器。主要有三种类型的 DNS 服务器：

DNS 服务器的层级是树状结构，如下图所示：

假设我们需要在浏览器上访问https://www.baidu.com 网页，浏览器识别到访问的是个域名而不是 ip 地址时，会开始发起域名解析的过程。用户电脑上运行着 DNS 应用客户端，我们把它叫做本地 DNS 解析器。

首先我们先来回顾一下域名解析的整个过程，稍后会以图示的方式展现。

本地 DNS 服务器地址会配置在本机。如果是采用 DHCP 动态获取 IP 地址的方式，那么一般会被配置为网络运营商的 DNS 服务地址；或者可以自己配置为非权威 DNS 服务器地址，比如 google 的 8.8.8.8 。

那么它如何知道根域名服务器的地址呢？很简单，根域名服务器数量少，其地址会配置在本地 DNS 服务器中。

整体流程如下图所示，其中白色箭头表示查询方向，绿色箭头表示返回方向。

DNS 的另一个作用是做负载均衡， Server Load Balance 。

最简单的一种应用情况，在 DNS 服务器上配置某个域名对应的 ip 时，可以配置多个 A 记录，即一个域名对应多个 ip。这里可以配置不同的策略。

当客户端请求域名解析时，DNS 服务器返回全部 ip 地址。客户端拿到多个 ip 后可进行轮询，或者是随机选择一个 ip，或者是按照某种算法选择一个 ip 进行请求。

假设配置了 ip1, ip2, ip3 三个地址。第一次请求返回 ip1，第二次请求返回 ip2，以此类推。

设定各个 ip 的权重，优先返回权重大的 ip。

另外一种复杂的应用情况，做全局的负载均衡，即 GSLB，Global Server Load Balance 。全局上可分为运营商和区域，在同一个运营商上进行访问肯定速度更快；同样，请求的服务器距离客户端越近，速度越快。

那全局负载均衡如何实现呢？跟添加中间层的思想差不多，经过中间层 GSLB 来控制负载均衡策略。下面介绍两种方式。

具体做法是，在权威 DNS 服务器上给目标域名配置一条 NS 记录， A → B ，即 A 对应的域名服务器地址为 B，也就是 GSLB 的地址 ，让 GSLB 来充当 权威域名服务器 。

当 DNS 解析 A 域名时，会返回设置好的 B。这样本地 DNS 服务器就会转到请求 B 也就是 GSLB 去进行域名解析， GSLB 就可按照某种策略进行负载均衡计算，比如根据本地 DNS 服务器的所属运营商和本地 DNS 服务器的位置返回合适的 ip。

假设查询的目标域名为 http://www.company.com ，设置一条 NS 记录为 http://www.company.com → http://www.companyOk.com 。那么当查询 www.company.com 时，DNS 服务器会返回 www.companyGSLB.com 。然后本地 DNS 服务器会去请求 www.companyGSLB.com DNS 服务器，让该权威域名服务器去解析 www.company.com 域名，返回合适的 ip 地址。这样，控制权就交到了 www.companyGSLB.com 手上，具体策略可以由它自己来确定。

但是这种方式只能知道本地 DNS 服务器所属的运营商和 ip 地址，而不是客户端的 ip。

流程如下图所示：

通过给域名添加别名的方式来实现，有两种不同的方式。

a. 设置别名后，再通过 http 重定向

给目标域名 A 配置别名 CNAME，也就是 GSLB 的域名。这样请求解析 A 域名时会返回 CNAME 记录，之后本地 DNS 服务器会转为请求 GSLB 的域名，最后返回 GSLB 的 ip 地址。

这样，客户端就会跟 GSLB 进行通信，GSLB 可以知道客户端的 ip 地址，进而根据一系列的策略进行调度，然后利用 http 重定向将客户端定向到合适的地址。

流程如下图所示：

b. 设置别名，通过 NS 记录转到不同的 GSLB 域名服务器

给目标域名设置别名，对别名设置 NS 记录，转到不同的 GSLB 去查询。

举个栗子：比如在 company.com 的权威服务器上给域名 test.company.com 设置别名 hello.test.comany.com。

当本地 DNS 服务器请求解析 test.company.com 时，流程如下：

流程图如下：

这里只有一层 GSLB，也可以有多层。假设第一层 GSLB 是用来区分运营商，第二层 GSLB 是区分区域。

比如本地 DNS 服务器所在运营商是移动，那么在 xx.GSLB1.com 就可返回另一个别名 yd.test.comany.com 。 yd.test.comany.com 也对应一条 NS 记录， yd.test.comany.com → xx.GSLB2.com ，这样就将 yd.test.comany.com 转到第二层 GSLB 去解析。 GSLB2 就可根据本地 DNS 服务器的位置返回距离用户较近区域的 ip。

DNS分为Client和Server，Client扮演发问的角色，也就是问Server一个Domain Name，而Server必须要回答此Domain Name的真正IP地址。而当地的DNS先会查自己的资料库。如果自己的资料库没有，则会往该DNS上所设的的DNS询问，依此得到答案之后，将收到的答案存起来，并回答客户。

DNS服务器会根据不同的授权区(Zone)，记录所属该网域下的各名称资料，这个资料包括网域下的次网域名称及主机名称。

在每一个名称服务器中都有一个快取缓存区(Cache)，这个快取缓存区的主要目的是将该名称服务器所查询出来的名称及相对的IP地址记录在快取缓存区中，这样当下一次还有另外一个客户端到次服务器上去查询相同的名称 时，服务器就不用在到别台主机上去寻找，而直接可以从缓存区中找到该笔名称记录资料，传回给客户端，加速客户端对名称查询的速度。例如：

当DNS客户端向指定的DNS服务器查询网际网路上的某一台主机名称 DNS服务器会在该资料库中找寻用户所指定的名称 如果没有，该服务器会先在自己的快取缓存区中查询有无该笔纪录，如果找到该笔名称记录后，会从DNS服务器直接将所对应到的IP地址传回给客户端 ，如果名称服务器在资料记录查不到且快取缓存区中也没有时，服务器首先会才会向别的名称服务器查询所要的名称。例如：

DNS客户端向指定的DNS服务器查询网际网路上某台主机名称，当DNS服务器在该资料记录找不到用户所指定的名称时，会转向该服务器的快取缓存区找寻是否有该资料 ，当快取缓存区也找不到时，会向最接近的名称服务器去要求帮忙找寻该名称的IP地址 ，在另一台服务器上也有相同的动作的查询，当查询到后会回复原本要求查询的服务器，该DNS服务器在接收到另一台DNS服务器查询的结果后，先将所查询到的主机名称及对应IP地址记录到快取缓存区中 ，最后在将所查询到的结果回复给客户端 。

范例

我们举例说明，假设我们要查询网际网路上的一个名称为www.test.com.cn，从此名称我们知道此部主机在中国CN，而且要找的组织名称test.com.cn此网域下的www主机，以下为名称解析过程的每一步骤。

《Step 1》在DNS的客户端(Reslover)键入查询主机的指令，如：

c:\ping www.test.com.cn

pinging www.test.com.cn 【192.72.80.36】with 32bytes of data

reply from 192.72.80.36 bytes time <10ms ttl 253

《Step 2》而被付ǖ腄NS服务器先行查询是否属于该网域下的主机名称，如果查出改主机名称并不属于该网域范围，之后会再查询快取缓存区的纪录资料，查是否有此机名称。

《Step 3》查询后发现缓存区中没有此纪录资料，会取得一台根网域的其中一台服务器，发出说要找www.test.com.cn的Request。

《Step 4》在根网域中，向Root Name Server询问，Root Name Server记录了各Top Domain分别是由哪些DNS Server负责，所以他会响应最接近的Name Server为控制CN网域的DNS伺服主机。

《Step 5》Root Name Server已告诉Local DNS Server哪部Name Server负责.cn这个Domain，然后Local DNS再向负责发出找寻www.test.com.cn的名称Request。

《Step 6》在.cn这个网域中，被指定的DNS服务器在本机上没有找到此名称的的纪录，所以会响应原本发出查询要求的DNS服务器说最近的服务器在哪里？他会回应最近的主机为控制com.cn网域的DNS伺服主机。

《Step 7》原本被查询的DNS服务器主机，收到继续查询的IP位置后，会再向com.cn的网域的DNS Server发出寻找www.test.com.cn名称搜寻的要求。

《Step 8》com.cn的网域中，被指定的DNS Server在本机上没有找到此名称的记录，所以会回复查询要求的DNS Server告诉他最接近的服务器在哪里？他就回应最接近为控制test.com.cn的网域的DNS主机。

《Step 9》原本被查询的DNS Server，在接收到应继续查询的位置，在向test.com.cn网域的DNS Server发出寻找www.test.com.cn的要求，最后会在test.com.cn的网域的DNS Server找到www.test.com.cn此主机的IP。

《Step 10》所以原本发出查询要求的DNS服务器，再接收到查询结果的IP位置后，响应回给原查询名称的DNS客户端。

1、dns是一个域名系统，是万维网上作为bai域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使用户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数串。

2、意义：通过主机名，最终得到该主机名对应的IP地址的过程叫做域名解析（或主机名解析）。在解析域名时，可以首先采用静态域名解析的方法，如果静态域名解析不成功，再采用动态域名解析的方法，域名是互联网上的身份标识，是不可重复的唯一标识资源； 互联网的全球化使得域名成为标识一国主权的国家战略资源。

3、某个区域的资源记录通过手动或自动方式更新到单个主名称服务器（称为主 DNS服务器）上，主 DNS 服务器可以是一个或几个区域的权威名称服务器。

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