摘要：根域名服務器是最高層次的，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。對象存儲一般會有三個備份，從而實現對存儲讀寫的負載均衡。小結是網絡世界的地址簿。

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

????其實說起 DNS 解析，應該都知道它很像地址簿。就像我們去一家新開的沃爾瑪超市，通過地址簿查出來沃爾瑪在哪條路多少號，然后再去找。

????在網絡世界中，也是這樣的。我們可以記住網站的名稱，但是很難記住網站的 IP 地址，因此需要一個“地址簿”，幫我們將網站名稱轉換成 IP。這個“地址簿”就是 DNS 服務器。

????對于 DNS 服務器而言，全球每個人上網，都需要訪問它。
????而全球的網民數，據最新統計，已經有 40 億，每個人都訪問它，可想而知 DNS 服務器會有很大的訪問流量壓力（高并發）。
????而且，它還非常重要，一旦出了故障，整個互聯網都將癱瘓（高可用）。
????此外，上網的人分布在全世界各地，如果大家都去同一個地方的某一臺服務器，時延將會非常的（分布式）。

????因此，DNS 服務器一定要具備高可用、高并發、分布式的特點。

????基于此，DNS 服務器設計成樹狀的層次結構。如下圖：

根 DNS 服務器：返回頂級域 DNS 服務器的 IP 地址；

頂級域 DNS 服務器：返回權威 DNS 服務器的 IP 地址；

權威 DNS 服務器：返回相應主機的 IP 地址。

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

客戶端發出 DNS 請求給本地域名服務器。我們訪問博客園，客戶端會問本地域名服務器， www.cnblogs.com 的 IP 是什么？（本地域名服務器，如果網絡是通過 DHCP 配置，本地 DNS 是由你的網絡服務商，如電信、聯通等自動分配，它通常就在網絡服務商的機房里）；

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

根 DNS 收到來自本地 DNS 的請求，返回 .com 對應的頂級域名服務器的地址。根域名服務器是最高層次的，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 IP。它發現請求的域名后綴是 .com，就會返回 .com 對應的頂級域名服務器的地址；

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

頂級 DNS 服務器返回權威 DNS 服務器地址。頂級域名服務器就是大名鼎鼎的，負責 .com、.net、.org 這些二級域名，比如 cnblogs.com，它會返回對應的權威 DNS 服務器地址；

本地 DNS 服務器收到權威 DNS 服務器地址，請求權威 DNS 服務器查詢域名 IP。而 cnblogs.com 的權威 DNS 服務器就是域名解析結果的原出處；

權威 DNS 服務器返回對應 IP。權威 DNS 服務器查詢“地址簿”，獲取到域名對應 IP 地址，返回給本地 DNS 服務器；

本地 DNS 服務器收到 IP，返回給客戶端；

客戶端與目標建立連接。

????至此，我們完成了 DNS 的解析過程，整個過程如下圖：

????站在客戶端角度，上述過程是一次 DNS 遞歸查詢過程。因為本地 DNS 全權為它代勞，它只要坐等結果就好了。在這個過程中，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 - 負載均衡。

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

DNS 做負載均衡也有花樣可以玩。
1）DNS 做內部負載均衡
????所謂的內部負載均衡，其實很好理解。就像我們的應用訪問數據庫，在應用里配置的數據庫地址。如果配置成 IP 地址，一旦數據庫換到了另外一臺機器，我們就要修改配置。如果我們有很多臺應用同時連一個數據庫，一換 IP，就需要將這些應用的配置全部修改一遍，是不是很麻煩？所以，我們可以將數據地址配置成域名。在更換數據庫位置時，只要在 DNS 服務器里，將域名映射為新的 IP 地址就可以了。

????在這個基礎上，我們可以更進一步 。例如，某個應用要訪問另外一個應用，如果配置另外一個應用的 IP 地址，那么這個訪問就是一對一的。但是當被訪問的應用因流量過大撐不住的時候，我們就需要部署多個應用。這時候，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候，配置好策略，這次返回一個 IP，下次返回第二個 IP，就實現了負載均衡。

2）DNS 做全局負載均衡
????為了保證我們應用的高可用性，往往會將應用部署在多個機房，每個地方都會有自己的 IP 地址。當用戶訪問某個域名的時候，這個 IP 地址可以輪詢訪問多個數據中心。如果一個數據中心因為某種原因掛了，只要將這個 IP 地址從 DNS 服務器中刪掉就可以了，用戶不會訪問到宕機的服務器，保證了應用的可用性。

????另外，我們肯定希望用戶能訪問就近的數據中心。這樣客戶訪問速度就會快很多，體驗也會好很多，也就實現了全局負載均衡的概念。

????我們通過 NDS 訪問數據中心對象存儲上的靜態資源為例，來看一看整個過程。

????假設全國有多個數據中心，托管在多個運營商，每個數據中心有三個可用區。對象存儲可以通過跨可用區部署，實現高可用性。在每個數據中心中，都至少部署兩個內部負載均衡器，內部負載均衡器后面對接多個對象存儲的前置服務器（Proxy-server）。那么，請求過程如下圖：

當一個客戶端要訪問 object.yourcompany.com 的時候，需要將域名轉換為 IP 地址進行訪問，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記錄。如果有，就直接用，省略后續查詢步驟，提高相應時間；

如果本地無緩存，就需要請求本地的 DNS 服務器；

本地 DNS 服務器一般部署在數據中心或者你所在的運營商網絡中。本地 DNS 服務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載均衡的簡單應用來講，yourcompany.com 的權威 DNS 服務器可以直接將 object.yourcompa.com 這個域名解析為一個或者多個 IP 地址，然后客戶端可以通過多個 IP 地址，進行簡單的輪詢，實現簡單的負載均衡。

????但是對于復制的應用，尤其是跨地域跨運營商的大型應用，就需要更加復雜的全局負載均衡機制，因而需要專門的設備或者服務器來做這件事情，這就是全局負載均衡器（GSLB，Global Server Load Balance）。

????在 yourcompany.com 的 DNS 服務器中，一般是通過配置 CNAME 的方式，給 object.yourcompany.com 起一個別名。例如 object.vip.yourcompany.com，然后告訴本地 DNS 服務器，讓它請求 GSLB 解析這個域名，GSLB 就可以在解析這個域名的過程中，通過自己的策略實現負載均衡。

上圖中畫了兩層的 GSLB，是因為分運營商和地域。我們希望不同運營商的客戶，可以訪問對應運營商機房中的資源，這樣不跨運營商訪問，有利于提高吞吐量，減少時延。兩層 GSLB 的過程如下：

第一層 GSLB，通過查看請求它的本地 DNS 服務器所在的運營商，就知道用戶所在的運營商。假設是移動，通過 CNAME 的方式，通過另一個別名 object.yd.yourcompany.com，告訴本地 DNS 服務器去請求第二層的 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 Region 的六個內部負載均衡的地址，返回給本地 DNS 服務器；

本地 DNS 服務器將結果返回給本地 DNS 解析器；

本地 DNS 解析器將結果緩存后，返回給客戶端；

客戶端開始訪問屬于相同運營商的，且距離比較近的 Region1 中的對象存儲。當然，客戶端得到了六個 IP 地址，它可以通過負載均衡的方式，隨機或者輪詢選擇一個可用區進行訪問。對象存儲一般會有三個備份，從而實現對存儲讀寫的負載均衡。

DNS 是網絡世界的地址簿。可以通過域名查地址，因為域名服務器是按照樹狀結構組織的，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，給了應用基于域名做負載均衡的機會，可以是簡單的負載均衡，也可以是根據地址和運營商做的全局負載均衡。

參考：

維基百科-域名系統 詞條；

知乎-域名解析；

劉超 - 趣談網絡協議系列課；