[系统运维]HTTPDNS

HTTPDNS

传统DNS存在的问题

1.域名缓存问题

服务商为了节约流量计算的成本，会将一些经常访问的域名以及IP的映射在本地进行缓存。当有其它相同的请求时，会直接返回这个缓存数据。

另外，有的运营商会把一些静态页面，缓存在本运营商的服务器中，这样用户的请求就不用再通过其它运营商的服务器访问静态资源。在域名解析的时候，不会将用户导向真正的网站，而是指向这个缓存的服务器。

这些缓存都存在更新不及时问题，导致无法获取最新的数据，第一种情况还可能会导致全局负载均衡失败。

2.域名转发问题

假如你是运营商A的客户，当你发送请求到运营商A，A却将请求转发给运营商B，然后B去解析，然后返回一个在B运营商的网站地址。这样就会导致你每次访问都要跨运营商，速度就会很慢。

运营商转发用户请求可能会导致每次客户访问的时候都要跨运营商，速度就会很慢。

3.出口NAT问题

在局域网中的机器使用NAT地址转换访问外部网络时，权威的DNS服务器无法通过转换地址来判断客户端到底是来自哪个运营商，并且可能会导致误判运营商，导致跨运营商的访问。

4.域名更新问题

有的本地DNS服务器会忽略域名解析结果的TTL时间限制，在权威DNS服务器解析变更的时候，可能会导致解析结果在全网生效的周期非常漫长。

例如，双机房部署的时候，跨机房的负载均衡和容灾多使用DNS来做。当一个机房出问题之后，需要修改权威DNS，将域名指向新的IP地址，但是如果更新太慢，那很多用户都会出现访问异常。

5.解析延迟问题

DNS的查询过程需要本地DNS服务器迭代遍历多个DNS服务器，才能获得最终的解析结果，这会带来一定的时延，甚至会解析超时。

其实归结起来就是两大问题。一是解析速度和更新速度的平衡问题，二是智能调度的问题，对应的解决方案是HTTPDNS的缓存设计和调度设计。

HTTPDNS的工作模式

HTTPNDS其实就是，不走传统的DNS解析，而是自己搭建基于HTTP协议的DNS服务器集群，分布在多个地点和多个运营商。当客户端需要DNS解析的时候，直接通过HTTP协议进行请求这个服务器集群，得到就近的地址。

HTTPDNS主要适用于手机APP解析域名，因为它必须要通过客户端SDK去实现。

大致流程：

• 获取HTTPDNS服务器IP（这个IP一般不会变，可以在客户端写死。也可以通过传统DNS方式获取IP）：在客户端的SDK里动态请求服务端，获取HTTPDNS服务器的IP列表，缓存到本地。随着不断地解析域名，SDK也会在本地缓存DNS域名解析的结果。

• HTTPDNS服务器解析域名：如果本地没有相同的请求，就需要请求HTTPDNS的服务器，在本地HTTPDNS服务器的IP列表中，选择一个发出HTTP的请求，会返回一个要访问的网站的IP列表。

  请求的方式是这样的。

curl http://106.2.xxx.xxx/d?dn=c.m.163.com
{"dns":[{"host":"c.m.163.com","ips":["223.252.199.12"],"ttl":300,"http2":0}],"client":{"ip":"106.2.81.50","line":269692944}}

• HTTPDNS服务器进行负载均衡：手机客户端自然知道手机在哪个运营商、哪个地址。由于是直接的HTTP通信，HTTPDNS服务器能够准确知道这些信息，因而可以做精准的全局负载均衡。
• 客户端访问目标IP：客户端拿到最优IP后，就去访问对应的应用服务器。

当然，当所有这些都不工作的时候，可以切换到传统的LocalDNS来解析。

HTTPDNS的缓存设计

HTTPDNS就是将解析速度和更新速度全部由客户端SDK控制：

• 一方面，解析的过程，不需要本地DNS服务递归的调用一大圈，一个HTTP的请求直接搞定，要实时更新的时候，马上就能起作用；
• 另一方面为了提高解析速度，本地也有缓存，缓存是在客户端SDK维护的，过期时间、更新时间，都可以自己控制。

HTTPDNS的缓存设计策略分为客户端、缓存、数据源三层。

也就是手机客户端、DNS缓存、HTTPDNS服务器。

解析可以同步进行，也就是直接调用HTTPDNS的接口，返回最新的记录，更新缓存；也可以异步进行，添加一个解析任务到后台，由后台任务调用HTTPDNS的接口。

更新也可以使用同步更新，优点是实时性好，缺点是如果有多个请求都发现过期的时候，同时会请求HTTPDNS多次，其实是一种浪费；也可以使用异步更新，可以将多个请求都发现过期的情况，合并为一个对于HTTPDNS的请求任务，只执行一次，减少HTTPDNS的压力。同时也可以进行缓存的预加载。

HTTPDNS的调度设计

客户端嵌入了SDK，因而就不会因为本地DNS的各种缓存、转发、NAT，让权威DNS服务器误会客户端所在的位置和运营商，而可以很方便的拿到客户端的真实信息。

客户端：可以知道手机的地址、服务商等信息，HTTPDNS服务端可以根据这些信息，选择最佳的服务节点返回。

如果服务端返回多个IP，就需要客户端使用HTTPDNS返回的IP访问业务应用。客户端的SDK会收集网络请求数据，如错误率、请求时间等网络请求质量数据，并发送到统计后台，进行分析、聚合，以此查看不同的IP的服务质量。并选择最优IP进行访问。

服务端：应用可以通过调用HTTPDNS的管理接口，配置不同服务质量的优先级、权重。HTTPDNS会根据这些策略综合地理位置和线路状况算出一个排序，优先访问当前那些优质的、时延低的IP地址。

参考：极客时间《趣谈网络协议》