1 介紹

DNS（Domain Name System，域名系統(tǒng)）是一種服務，它是域名和IP地址相互映射的一個分布式數(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器直接讀取的IP地址數(shù)串。
簡單來說，DNS就是一個將我們輸入的網(wǎng)址（比如www.baidu.com ）轉換成對應的IP地址（比如192.0.2.1）的系統(tǒng)。這個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服務器發(fā)起查詢請求，DNS服務器會根據(jù)域名解析出對應的IP地址，然后瀏覽器再根據(jù)這個IP地址去訪問目標服務器。

2 實現(xiàn)原理

DNS系統(tǒng)的工作原理大致如下：

2.1 遞歸查詢

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

遞歸查詢是由DNS服務器主動幫主機查詢的查詢模式。?

2.2 迭代查詢

與遞歸查詢不同，迭代查詢中，本地DNS服務器在收到客戶端的查詢請求后，會向根DNS服務器發(fā)起查詢，但根DNS服務器不會直接返回IP地址，而是返回下一級DNS服務器的地址。本地DNS服務器會再次向這個地址發(fā)起查詢，以此類推，直到找到最終的IP地址。在這個過程中，每個DNS服務器只負責返回下一級DNS服務器的地址，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，?直到獲得結果或遍歷所有可能的查詢途徑。?

2.3 強大的域名解析能力

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)架構中的作用

我們先看一個Http請求，從客戶端開始調用，到服務端響應，它的整個LifeCycle，以及DNS起到的作用

流程步驟如下：

1. Client訪問域名 www.taobao.com 請求到 DNS 服務器

2. DNS服務器返回域名對應的外網(wǎng)IP地址：10.88.0.1，這是代理服務Nginx的地址

3. Client繼續(xù)訪問外網(wǎng)IP 10.88.0.1 向Nginx進行鏈接

4. Nginx配置了n個Service(多副本模式)的內網(wǎng)IP，如 192.168.0.100、192.168.0.101、192.168.0.102

5. Nginx的負載均衡通過流量調度策略（如 RR）對IP List進行輪詢

6. 請求最終落到某一個Service進行處理，獲得計算結果

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)架構中，他還有哪些貢獻？

3.1 反向代理和動態(tài)擴展

反向代理是一種位于服務器和客戶端之間的代理服務器。客戶端將請求發(fā)送給反向代理，然后由代理服務器根據(jù)一定的規(guī)則將請求轉發(fā)給后端服務器。后端服務器將響應返回給代理服務器，再由代理服務器將響應轉發(fā)給客戶端。 反向代理對客戶端是透明的，客戶端無需知道實際服務器的地址,只需將反向代理當作目標服務器一樣發(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載了多少真實的服務，這個就為擴展提供了很多便利，所以原來的架構可以優(yōu)化為：

對同一個域名配置多個Nginx Service 的IP，每當DNS解析請求，RR輪詢返回不同的Nginx IP地址，實現(xiàn)動態(tài)擴展的能力。

3.2 負載均衡

DNS輪詢是一種簡單的負載均衡方法，通過改變DNS解析結果中的IP地址順序，將用戶請求分散到不同的服務器上。我們的上圖中，Nginx承擔了這一層職責，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)絡請求，但是這種也存在一些問題。

1. 無法實現(xiàn)智能的負載均衡

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等負載策略

2. 無法實現(xiàn)探活和故障轉移

使用Nginx做反向代理時，可以對Service進行存活探測，當服務掛掉的時候，進行流量遷移，實現(xiàn)故障轉移和止損的目標。

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)絡狀況等因素，將用戶請求解析到最適合的服務器上，從而提高訪問速度和用戶體驗。
CDN（內容分發(fā)網(wǎng)絡）： CDN利用DNS技術將用戶的請求解析到距離用戶最近的緩存節(jié)點上，從而加快內容的傳輸速度，減少網(wǎng)絡延遲。

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)到廈門機房：

4 總結

• 動態(tài)擴展反向代理層

• 支持簡易輪詢模式的負載均衡，但是無法探活 和 Fail Over

• 智能Dns路由和CDN加速