文章目录
  1. 1. GSLB 横向对比
    1. 1.1. 准确度
    2. 1.2. 缓存
  2. 2. 智能 DNS 实现浅析
    1. 2.1. IP 地址收集策略
    2. 2.2. IP 地址收集方法
    3. 2.3. IP 地址列表使用

GSLB(Global Server Load Balance,全局负载均衡)作为 CDN 系统架构中最核心的部分,负责流量调度。本文站在服务提供方的视角,做一些技术总结。

GSLB 横向对比

下表是三种常见的实现方式对比:

比较项 基于 DNS 解析方式 基于 HTTP 重定向方式 基于 IP 路由方式
性能 本地 DNS 服务器和用户终端 DNS 缓存能力使 GSLB 的负载得到有效分担 GSLB 处理压力大,容易成为系统性能的瓶颈 借助 IP 网络设备完成负载均衡,没有单点性能瓶颈
准确度 定位准确度取决于本地 DNS 覆盖范围,用户的本地 DNS 设置错误会造成定位不准确 在对用户 IP 地址数据进行有效维护的前提下,定位准确且精度高 就近性调度准确,但对设备健康性等动态信息响应会有延迟
效率 效率约等于 DNS 系统本身处理效率 依靠服务器做处理,对硬件资源的要求高 效率约等于 IP 设备本身效率
扩展性 扩展性和通用性好 扩展性较差,需对各种应用协议进行定制开发 通用性好,但适用范围有限
商用性 在 Web 加速领域使用较多 国内流媒体 CDN 应用较多 尚无商用案例

其中,基于 DNS 解析方式的 GSLB 有两个注意点:

准确度

本地 DNS 服务器(英文:Local DNS Server,缩写:LDNS)是用户所在局域网或 ISP 网络中使用的域名服务器,定位准确度就取决于它了。因为当用户在浏览器里访问某个域名时,浏览器会首先向 LDNS 发起查询,LDNS 再代为向整个 DNS 域名系统发起查询,直到找到解析结果。域名解析流程详见本文

如果 LDNS 设置不当,例如没有使用当前 ISP 提供的当地 LDNS,如 8.8.8.8,这种实现方式可能会误判用户的位置,从而将用户误导到错误的 CDN 缓存节点,造成加速效果差的问题。

缓存

DNS 的查询机制给使用它的互联网应用带来额外的时延,有时时延还比较大,为了解决问题,引入了“缓存”机制。缓存是指 DNS 查询结果在 LDNS 中缓存,当其它主机向它发起查询请求时,它就直接向主机返回缓存中能够找到的结果,直到数据过期。

在基于 DNS 解析方式下无论采用何种工作方式,都会有一些请求不会到达 GSLB,这是 DNS 系统本身的缓存机制在起作用。当用户请求的域名在本地 DNS 或本机(客户端浏览器)得到了解析结果,这些请求就不会达到 GSLB。Cache 更新时间越短,用户请求到达 GSLB 的几率越大。由于 DNS 的缓存机制屏蔽掉相当一部分用户请求,从而大大减轻了 GSLB 处理压力,使得系统抗流量冲击能力显著提升,这也是很多商业 CDN 选择 DNS 机制做全局负载均衡的原因之一。但弊端在于,如果在 DNS 缓存刷新间隔之内系统发生影响用户服务的变化,比如某个节点故障,某个链路拥塞等,用户依然会被调度到故障点去。

智能 DNS 实现浅析

基于 DNS 解析方式的 GSLB 的实现关键,就在于使 DNS “智能化”。简单来说,就是通过建立 IP 地址访问列表,判断用户的访问来源,以确定其访问节点的位置。下面浅析如何实现智能 DNS:

IP 地址收集策略

由于基于 DNS 解析方式的 CDN 使用 LDNS 进行寻址,因此我们只需要收集互联网上 DNS 服务器的 IP 地址。这样一来,收集的数量就会大大降低。为了更进一步缩小范围,一般使用 IP 地址加子网掩码的形式,如 123.175.0.0/16。在 IP 地址列表文件,就这么一行,却可以囊括很多 DNS 服务器。

IP 地址收集方法

除了可以跟第三方购买 IP 地址段之外,这里重点介绍下如何自行收集 IP 地址段。

ICANN

ICANN —— 一个负责 IP 地址分配以及域名管理的机构,与之关联的五个 RIR 机构负责替 ICANN 分配与登记部分区域的 IP 地址段:

RIR Region
AFRINIC Africa region
APNIC Asia and Pacific region
ARIN Canada, many Caribbean and North Atlantic islands, and the United States
LACNIC Latin America and parts of the Caribbean
RIPE NCC Europe, the Middle East and parts of Central Asia

可见,亚太地区的 IP 地址由 APNIC 分配,访问这里可以知道在何处得到 IP 地址分配的有用信息。进入 FTP ,阅读 README 以了解该下载哪个文件以及文件的格式。下载 delegated-apnic-latest 文件,过滤出分配给中国大陆(CN)的 IP 地址。

然后可以通过 CNNIC IP 地址注册信息查询系统查询这个地址段属于哪个运营商,但一次只能查询一个地址段,根本无法手工完成所有地址段的查询,因此推荐在 Linux 下使用 whois 工具以遍历的方式逐个查询,然后按关键字归类、去重、排序,按运营商产生几个独立的文件。如果各 IP 地址租用方未能按统一的标准在 APNIC 提交注册信息则需要特殊处理。

IP 地址列表使用

最后,将每个 IP 地址列表文件关联一个 Bind 的视图 View。定义视图的目的在于,当有来自某个文件所列 IP 范围内的客户发起查询请求时,使用本视图的区文件进行域名解析。通俗的说,就是让某个运营商线路的用户,去访问某个运营商机房的服务器。

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  1. 1. GSLB 横向对比
    1. 1.1. 准确度
    2. 1.2. 缓存
  2. 2. 智能 DNS 实现浅析
    1. 2.1. IP 地址收集策略
    2. 2.2. IP 地址收集方法
    3. 2.3. IP 地址列表使用