DNS协议：网络世界的地址簿-域名解析和负载均衡

URL

组成部分

网络上冲浪我们用 URL 来定位资源，一个正确的 URL 必须告诉客户端怎么访问资源，资源在哪里。例如：

https://www.baidu.com/index.html?query=test&userName=testName

• 协议：告知浏览器客户端怎样访问资源，这里的是 http协议
• 主机名：就是域名(www.baidu.com)，域名会对应一个 ip 地址，告知 Web 客户端资源位置
• 路径：说明了请求的是服务器上哪个特定的本地资源，这里是 index.html

URL 的语法

<scheme>://<user>:<password>@<host>:<port>/<path>;<params>?<query>#<frag>

协议(scheme)：访问服务器以获取资源时要使用哪种协议
用户（user）：一些资源访问需要用户名和密码来认证(如 ftp)，默认值时匿名用户
密码（password）：用户名后面可能要包含的密码，中间由冒号分隔
主机（host）：资源宿主度武器的主机名或点分 IP 地址
端口（port）：资源宿主服务器正在监听的端口号，没有的话对HTTP来说默认的端口号是80
路径（path）：服务器上资源的本地名，由一个斜杠将所需的所有附加信息 (如type=d表明访问的资源是目录)，参数为 key/value对，URL 中可以包含多个参数，用分号隔开
查询（query）：查询某类资源，用问号与其他组件隔开，如果有多个查询，则用 & 隔开。如：https://www.taobao.com/inventory.cig?item=731&color=red
片段（frag）：对一个带有章节的文本文档，资源的 URL 会指向整个文档，但是可以根据片段显示感兴趣的章节，片段标识一小片或一部分资源名字，用 # 与其他组件隔开

URL 快捷方式

• 相对 URL ：相对 URL 是一个资源的便捷缩略方式，如 ./index.html
• 绝对 URL ：绝对 URL 中包含有访问资源所需的所有信息，如 http://www.baidu.com/index.html
• 自动扩展 URL ：比如我们访问百度的时候，我们直接访问 baidu.com 即可，浏览器会自动扩展，自动扩展有两种方式，第一种是根据主机名来扩展，比如你输入 baidu，则自动扩展为 www.baidu.com ；第二种是根据历史记录来扩展，也就是浏览器将你访问过的 URL 历史存储起来，下次输入 URL 时会自动扩展。

DNS 服务器

了解了 URL 后，我们知道其中的域名需要解析为 IP 地址，需要一个地址簿来记载 IP 和域名的一对一映射关系。这个地址簿就是DNS 服务器。他负责将域名解析为 IP 供网民们冲浪。可见DNS 在日常生活中多么重要，人们上网需要访问他，这对它来讲也是巨大挑战。一旦出了故障，整个互联网将瘫痪。另外，上网的人分布在全世界各地，如果大家都去同一个地方，访问一台服务器，时延将非常大。因而，DNS 服务器，一定要设置成高可用、高并发和分布式的。

于是，就有了这样的树状层次结构。

• 根 DNS 服务器：返回顶级域 DNS 服务器 IP 地址
• 顶级域 DNS 服务器：返回权威 DNS 服务器的 IP 地址
• 权威 DNS 服务器：返回相应主机的 IP 地址

DNS 解析流程

为了提高 DNS 的解析性能，很多网络都会就近部署 DNS 缓存服务器。于是，就有了以下的 DNS 解析流程。

1. 电脑客户端会发出一个 DNS 请求，问 www.163.com 的 IP 是啥啊，并发给本地域名服务器(本地 DNS)。本地域名服务器(本地 DNS) 是什么呢？如果是通过 DHCP 配置，本地 DNS 由你的网络服务商（ISP），如电信、移动等自动分配，它通常就在你网络服务商的某个机房。
2. 本地 DNS 收到来自客户端的请求。会先在自己的数据库中查询。如果能找到 www.163.com，它就直接返回对应的 IP 地址。如果没有，本地 DNS 会去访问它的根域名服务器：“老大，能告诉我 www.163.com 的 IP 吗？”根域名服务器是最高层次的，全球有 13 套。虽然不能直接用于域名解析，但是能指明道路。
3. 根 DNS 收到本地 DNS 请求，返现后缀是.com,说：“哦，www.163.com啊，这个域名是由.com 区域管理，我给你它的顶级域名服务器地址，你去问问吧”
4. 本地 DNS 转向问顶级域名服务器：“老二，你能告诉我 www.163.com 的 IP 地址吗？顶级域名服务器就如 .com，.net，.org这些一级域名，它负责管理二级域名，比如 163.com，所以它能提供一条更清晰的方向。”
5. 顶级域名服务器说：“我给你负责 www.163.com 区域的权威 DNS 服务器地址，你去问它就可以访问到。”
6. 本地 DNS 问权威 DNS：“您好，www.163.com 对应的 IP 是啥？”163.com 的权威 DNS 服务器是域名解析结果的原出处。为啥叫权威？就是我的域名我做主。查到后就返回给本地 DNS。本地 DNS 在将 IP 地址返回给库换段，客户端和目标简历连接。
   

DNS 负载均衡

站在客户端角度，这是一次 DNS 递归查询过程，因为本地 DNS 全权为他效劳，只要坐等结果就行。这个过程中，DNS 除了用名称映射为 IP 地址，还可以做负载均衡。

好比“海底捞”在一个地方连锁了好几个门店，就对应了多个地址。每个人去吃只需要找距离自己最近的就好，不用都去同一家门店，这就是负载均衡。

DNS 首先可以做内部负载均衡

比如，一个应用要访问数据库，在这个应用里面应该配置这个数据库的 IP 地址，还是应该配置这个数据库的域名呢？显然是配置域名，因为一旦这个数据库因为某种原因，换到了另外一台机器上，此时若有多个应用都配置了这台数据库的话，一换 IP ，就需要将这些应用全部修改一遍。但是如果配置了域名，则只要在 DNS 服务器里，将域名映射为新的 IP 地址，这个工作就完成了，大大简化了运维。

在这个基础上，我们再进一步。如某个应用要访问另外一个应用，如果配置另外一个应用的 IP 地址，那么这个访问就是一对一的。但是当访问的应用撑不住时，我们其实可以部署多个。但是访问他的应用，如何再多个之间进行负载均衡？只要配置称为域名就可以了。在域名解析的时候，我们只要修改配置策略，这次只返回第一个 IP，下次返回第二个就可以实现负载均衡了。

另外一个 DNS 还可以做全局负载均衡。

为了保证应用的高可用，往往会部署在多个机房，每个地方都会有自己的 IP。当用户访问某个域名的时候，这个 IP 地址可以轮询访问多个数据中心。如果一个数据中心因为某种原因挂了，只要在 DNS 服务器里面，将这个数据中心对应的 IP 删除，就可以实现一定的高可用。
另外我们肯定希望北京的用户访问北京的数据中心，杭州的用户访问杭州的数据中心，这样，客户的体验会非常好，访问速度会超快。这就是全局负载均衡的概念。

示例：DNS 访问数据中心对象存储上的静态资源

假设全国有多个数据中心，托管在多个运营商，每个数据中心可用区(Available Zone)。对象存储通过跨可用区部署，实现高可用性。在每个数据中心种，都至少部署两个内部负载据衡器，内部负载均衡器后面对接多个对象存储的前置服务器 （Proxy-server）。

1. 当一个客户端要访问 object.your.company.com 的时候，需要将域名转换为 IP 地址进行访问，所以它要请求 DNS 解析器。
2. 本地 DNS 解析器先查看本地缓存是否有这个记录。如果有则直接使用，因为上面的过程太复杂了，如果每次都要递归解析，就太麻烦。
3. 如果本地无缓存，则需要请求本地的 DNS 服务器。
4. 本地的 DNS 服务器一般部署在你的数据中心或者所在的运营商网络中，本地 DNS 服务器也需要看本地是否有缓存，有则返回。
5. 至 7. 如果本地没有，本地 DNS 才需要递归地从根 DNS 服务器，查到 .com 地顶级域名服务器，最终查到 yourcompany.com 权威 DNS 服务器，给本地 DNS ，权威 DNS 服务器按说会返回真实要访问地 IP。

对于不需要做全局负载均衡地简单应用，yourcompany.com 的权威 DNS 服务器可以直接将 object.yourcompany.com 这个域名解析为一个或者多个 IP，然后客户端可以通过多个 IP 进行简单轮询和负载均衡。

但是对于复杂的应用，尤其是跨地域跨运营商的大型应用，则需要更加复杂的全局负载均衡机制，因而需要专门的设备或者服务器来做这件事，这就是全局负载均衡器。

上图画了两层的 GSLB，是因为分运营和地域。我们希望不同运营商的客户，可以访问相同运营商机房中的资源，这样不跨运营商访问，有利于提高吞吐量，减少时延。

1. 第一层 GSLB，通过插卡请求它本地 DNS 服务器所在运营商，就知道用户所在的运营商。假设是移动，通过 CNAME 的方式，通过另一个别名来告诉本地 DNS 去请求第二层的 GSLB
2. 第二次 GSLB，通过产看请求它的本地 DNS 服务器所在的地址，就知道用户所在地理位置然后将距离用户位置比较近的 Region里面，六个内部负载均衡的地址，返回给本地 DNS。
3. 本地 DNS 服务器将结果返回给本地 DNS 解析器。本地解析器将结果缓存后返回客户端
4. 客户端开始访问属于运营商比较近的 Region1 中的对象春初，当客户端得到了 六个 IP 地址，可以通过负载均衡的方式，随机或轮询选择一个可用区进行访问。对象存储一般有三个备份，从而可以实现存储读写的负载均衡。

EOF
《趣谈网络协议》笔记

最后

以上就是魁梧小天鹅为你收集整理的DNS协议：网络世界的地址簿-域名解析和负载均衡的全部内容，希望文章能够帮你解决DNS协议：网络世界的地址簿-域名解析和负载均衡所遇到的程序开发问题。

如果觉得靠谱客网站的内容还不错，欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。