如何通過 DNS 實現高可靠的負載均衡和訪問提速

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1. DNS 簡介

1. 簡單介紹

DNS（Domain Name System，域名系統），其主要作用就是將主機名解析成 ip 地址的過程，完成了從域名到主機識別 ip 地址的轉換。

1. DNS 是一個分布式、分層次的主機名管理架構，通過配置 DNS 服務器地址，主機不需要知道對應的 ip 地址就能通過主機名的形式訪問互聯網。

2. DNS 利用類似倒狀樹的目錄結構將主機名的管理分配在不同層級的 DNS 服務器當中，經過分層管理，每一級 DNS 服務器負責部分域名信息，這就減輕了 DNS 服務器的負載，同時也方便記錄更新同步。

3. DNS 是一個網絡服務，因此就有對應的端口，其端口號為53。DNS 查詢的時候，是以 udp 這個較快速的傳輸協議來查詢的，但萬一沒有方法查詢到完整的信息時，就會再次以 tcp 這個協議來重新查詢，DNS 服務在啟動的時候會同時開啟 tcp 的 53 端口和 udp 的 53 端口。

4. DNS 在進行區域傳輸的使用使用 TCP 協議，其他的時候使用 UDP 協議。

5. FQDN（Full Qualified Domain Name）：完整主機名，是由主機名和域名構成。例如 www.baidu.com 中，www 就是 web 網站服務器的主機名，baidu.com 就是域名，主機名和域名之間用實心點號來表示。

6. DNS 是基于 C/S 架構（多數基于套接字架構的 C/S 架構），對于每一級域名長度的限制是 63 個字符，域名總長度不超過 253 字符。

7. DNS 系統記錄的信息非常多，不過重點就兩個：一個是記錄服務器所在的 NS（Name Server）標識，另一個是記錄主機名對應的 A（Address）標志。

2. DNS 的域名結構

1. DNS 的域名是倒狀的樹狀結構，在頂層是一個根服務器，它主要負責頂級域名的管理。

2. 一級域名共分為三類，組織域、國家域和反響域，最多可以有 127 級域名。

3. 每一級的域名服務器只負責對下級的域的管理，其中根節點是分布在世界各地的 13 臺服務器組成，其中 10 臺位于美國地區，另外 3 臺分別設置于英國、瑞典和日本。

2. DNS 工作原理

• DNS 解析域名到 IP 要經過三個階段：

• 本地 DNS 緩存解析。

• 本地 DNS 服務器解析，遞歸查詢。

• 根域及各級域名服務器解析，迭代查詢。

3. DNS 負載均衡

• DNS 負載均衡技術的實現原理是：在 DNS 服務器中為同一個主機名配置多個 IP 地址，多個 IP 地址以輪詢的方式選擇。

• 操作系統：Ubuntu 18.04

• DNS 服務器軟件：bind9

1. 安裝 bind9。

2. 修改 nameserver。

   #nameserver 127.0.0.53
   nameserver 192.168.3.101
   search localdomain

   
   

• 編輯 /etc/resolv.conf 文件。

3. 修改 DNS 服務器地址。

   zone "zp.com" {
       type master;
       file "/etc/bind/db.zp.com";
   }

   
   

• 編輯 /etc/bind/named.conf.local 文件。

4. 修改 named.conf.options 文件。

   options {
       directory "/var/cache/bind";
       listen-on port 53 {127.0.0.0;192.168.3.101;};
       allow-transfer {none;};
   }

   
   

• 修改 listen-on。

5. 創建 /etc/bind/db.zp.com 文件。

   $TTL 604800
   @ IN SOA zp.com root.localhost. (
                                   1       ; serial
                                   604800  ; refresh
                                   1H      ; retry
                                   1W      ; expire
                                   3H )    ; minimum
   ;
   @       IN  NS  localhost
   zp.com  IN  NS  192.168.3.101
   
   yes     IN  A   192.168.3.101
   yes     IN  A   192.168.3.102
   yes     IN  A   192.168.3.103

   
   

6. 重啟 bind9。

   service bind9 restart

   
   

7. dig 命令解析。

   dig yes.zp.com

   
   

4. DNS 與其他負載均衡工具的對比

1. DNS 負載均衡：

• 對同一個請求的域名，映射為不同的服務器 IP 地址。

2. HTTP 重定向：

• HTTP 代理（比如瀏覽器）向 Web 服務器請求某一 url 后，Web 服務器根據 http 響應頭信息中的 location 標記來返回一個新的 url，然后 http 代理繼續請求訪問這個新的 url。

3. 反向代理負載均衡：

• 反向代理指的是以代理服務器來接收對 Web 服務器的連接請求，然后轉發給內部網絡中不同的 Web 服務器，并將從 Web 服務器請求得到的結果返回給請求連接的客戶端，以 Nginx 為代表。

4. NAT 負載均衡：

• 將公網地址映射為多個私網地址，解決 IP 地址緊張，不想讓外部網絡知道內部網絡結構的問題。

5. CDN：

• CDN 即 Content Delivery Network，內容分發網絡。通過發布機制將內容同步到大量的緩存節點，并在 DNS 服務器上進行擴展，找到離用戶最近的緩存節點作為內容提供節點。

6. 混合型負載均衡:

• 在有些大型網絡，由于多個服務器群內硬件設備、各自的規模、提供的服務等的差異，可以考慮給每個服務器群采用最合適的負載均衡方式，然后又在這多個服務器群間再一次負載均衡或群集起來以一個整體向外界提供服務（即把這多個服務器群當做一個新的服務器群），從而達到最佳的性能。

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