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。

A 记录（A record）又名主机记录是互联网上最常见的 DNS 资源记录，用于记录域名或子域名关联的主机地址，通常是 IPv4 地址。

任一域名允许关联多个 A 记录，而请求超过 1 个 A 记录的域名时，云解析 DNS 服务器将自动开启轮询调度。这是一种十分廉价且高效的均衡负载方式，配置方式也很简单。

首先，前往阿里云解析控制台，点击「添加记录」将弹出下面的配置界面。

主机记录 就是你要配置的域名，在 记录值 处填入 IP 地址，点击「确定」保存第一条 A 记录。我们再次点击「添加记录」，这次主机记录不变，在记录值处填入其它 IP 地址。

常言道光说不练假把式，我将手头的空闲域名 a.equesfile.cc 关联 5 个 A 记录，地址范围从 127.0.0.1 到 127.0.0.5 ，下面使用 nslookup 查询试试。

执行了两次查询命令，从上图可以看出两次响应结果确实是随机的。

DNS 均衡负载虽说简单高效，缺点也不少。

第一点、通常无法动态调整主机地址权重（阿里云解析倒是支持权重设置），如果多台主机性能差异较大，则不能很好地均衡负载。

第二点、DNS 服务器通常会缓存查询响应，以便更迅速地向用户提供查询服务，这种设计导致某台主机宕机情况下，即便第一时间修改 A 记录也无济于事。

由于 DNS 均衡负载无法满足高可用性要求，通常被用于第一层简单均衡，第二层采用高可用均衡负载服务如 HAProxy 或者 Nginx.

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