1 介紹

DNS（Domain Name System，域名系統(tǒng)）是一種服務(wù)，它是域名和IP地址相互映射的一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫，能夠使人更方便的訪問互聯(lián)網(wǎng)，而不用去記住能夠被機(jī)器直接讀取的IP地址數(shù)串。
簡單來說，DNS就是一個(gè)將我們輸入的網(wǎng)址（比如www.baidu.com ）轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的IP地址（比如192.0.2.1）的系統(tǒng)。這個(gè)過程是自動且透明的，用戶在瀏覽器中輸入網(wǎng)址后，瀏覽器會向DNS服務(wù)器發(fā)起查詢請求，DNS服務(wù)器會根據(jù)域名解析出對應(yīng)的IP地址，然后瀏覽器再根據(jù)這個(gè)IP地址去訪問目標(biāo)服務(wù)器。

2 實(shí)現(xiàn)原理

DNS系統(tǒng)的工作原理大致如下：

2.1 遞歸查詢

當(dāng)客戶端（如瀏覽器）需要解析一個(gè)域名時(shí)，它會首先向本地DNS服務(wù)器（如ISP提供的DNS服務(wù)器）發(fā)起查詢請求。如果本地DNS服務(wù)器緩存中沒有該域名的記錄，它會向根DNS服務(wù)器發(fā)起查詢。根DNS服務(wù)器會返回頂級域（TLD，如.com、.net等）的DNS服務(wù)器地址。然后，本地DNS服務(wù)器會向這些頂級域DNS服務(wù)器發(fā)起查詢，頂級域DNS服務(wù)器再返回下一級DNS服務(wù)器的地址，直至找到最終的IP地址。這個(gè)過程中，本地DNS服務(wù)器會遞歸地查詢，直到找到結(jié)果或確定查詢失敗。

遞歸查詢是由DNS服務(wù)器主動幫主機(jī)查詢的查詢模式。?

2.2 迭代查詢

與遞歸查詢不同，迭代查詢中，本地DNS服務(wù)器在收到客戶端的查詢請求后，會向根DNS服務(wù)器發(fā)起查詢，但根DNS服務(wù)器不會直接返回IP地址，而是返回下一級DNS服務(wù)器的地址。本地DNS服務(wù)器會再次向這個(gè)地址發(fā)起查詢，以此類推，直到找到最終的IP地址。在這個(gè)過程中，每個(gè)DNS服務(wù)器只負(fù)責(zé)返回下一級DNS服務(wù)器的地址，而不是直接返回IP地址。

迭代查詢則是客戶端自己逐步查詢，?直到獲得結(jié)果或遍歷所有可能的查詢途徑。?

2.3 強(qiáng)大的域名解析能力

DNS不僅支持A記錄（將域名映射到IPv4地址），還支持AAAA記錄（將域名映射到IPv6地址）、CNAME記錄（別名記錄，將域名映射到另一個(gè)域名）、MX記錄（郵件交換記錄，指定處理該域名郵件的郵件服務(wù)器）等多種記錄類型，以滿足不同的需求。

3 在互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的作用

我們先看一個(gè)Http請求，從客戶端開始調(diào)用，到服務(wù)端響應(yīng)，它的整個(gè)LifeCycle，以及DNS起到的作用

流程步驟如下：

Client訪問域名 www.taobao.com 請求到 DNS 服務(wù)器
DNS服務(wù)器返回域名對應(yīng)的外網(wǎng)IP地址：10.88.0.1，這是代理服務(wù)Nginx的地址
Client繼續(xù)訪問外網(wǎng)IP 10.88.0.1 向Nginx進(jìn)行鏈接
Nginx配置了n個(gè)Service(多副本模式)的內(nèi)網(wǎng)IP，如 192.168.0.100、192.168.0.101、192.168.0.102
Nginx的負(fù)載均衡通過流量調(diào)度策略（如 RR）對IP List進(jìn)行輪詢
請求最終落到某一個(gè)Service進(jìn)行處理，獲得計(jì)算結(jié)果

這是DNS最基本的能力，那除了DNS的A記錄解析，在互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中，他還有哪些貢獻(xiàn)？

3.1 反向代理和動態(tài)擴(kuò)展

反向代理是一種位于服務(wù)器和客戶端之間的代理服務(wù)器。客戶端將請求發(fā)送給反向代理，然后由代理服務(wù)器根據(jù)一定的規(guī)則將請求轉(zhuǎn)發(fā)給后端服務(wù)器。后端服務(wù)器將響應(yīng)返回給代理服務(wù)器，再由代理服務(wù)器將響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端。反向代理對客戶端是透明的，客戶端無需知道實(shí)際服務(wù)器的地址,只需將反向代理當(dāng)作目標(biāo)服務(wù)器一樣發(fā)送請求就可以了。
用戶在Client只需要記住www.taobao.com，不需要知道他后面負(fù)載了多少真實(shí)的服務(wù)，這個(gè)就為擴(kuò)展提供了很多便利，所以原來的架構(gòu)可以優(yōu)化為：

對同一個(gè)域名配置多個(gè)Nginx Service 的IP，每當(dāng)DNS解析請求，RR輪詢返回不同的Nginx IP地址，實(shí)現(xiàn)動態(tài)擴(kuò)展的能力。

3.2 負(fù)載均衡

DNS輪詢是一種簡單的負(fù)載均衡方法，通過改變DNS解析結(jié)果中的IP地址順序，將用戶請求分散到不同的服務(wù)器上。我們的上圖中，Nginx承擔(dān)了這一層職責(zé)，我們可以嘗試免去Nginx后看看效果怎么樣！

看著是去掉了一層網(wǎng)絡(luò)請求，但是這種也存在一些問題。

無法實(shí)現(xiàn)智能的負(fù)載均衡

這種技能支持簡單的輪詢，無法支持更智能的 Weighted Round Robin、IP Hash、Least Connections等負(fù)載策略

無法實(shí)現(xiàn)探活和故障轉(zhuǎn)移

使用Nginx做反向代理時(shí)，可以對Service進(jìn)行存活探測，當(dāng)服務(wù)掛掉的時(shí)候，進(jìn)行流量遷移，實(shí)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移和止損的目標(biāo)。

3.3 智能路由和加速

智能DNS： 智能DNS可以根據(jù)用戶的地理位置、網(wǎng)絡(luò)狀況等因素，將用戶請求解析到最適合的服務(wù)器上，從而提高訪問速度和用戶體驗(yàn)。
CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）： CDN利用DNS技術(shù)將用戶的請求解析到距離用戶最近的緩存節(jié)點(diǎn)上，從而加快內(nèi)容的傳輸速度，減少網(wǎng)絡(luò)延遲。

如下圖，雖然潮州在廣東，但明顯離廈門更近，所以流量分發(fā)到廈門機(jī)房：