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手机私人dns需要打开吗,网络协议私人订制的DNS服务:需要HTTPDNS 吗?

发布日期:2021-09-26 17:54:31 作者: 点击:

全球统一的 DNS 是很权威,但是我们都知道“适合自己的,才是最好的”。很多时候,标准统一化的 DNS 并不能满足我们定制的需求,这个时候就需要 HTTPDNS 了。

然而,我们信任的地址簿也会存在指错路的情况。明明离你 500 米就有个吃饭的地方,非要把你推荐到 5 公里外。为什么会出现这样的情况呢?

还记得吗?由我们发出请求解析 DNS 的时候,首先会连接到运营商本地的 DNS 服务器,由这个服务器帮我们去整棵 “DNS 树” 上进行解析,然后将解析的结果返回给客户端。但是本地的 DNS 服务器,作为一个本地导游,往往会有自己的“小心思”。

传统 DNS 存在的问题

1)域名缓存问题

它可以在本地做一个缓存。也就是说,不是每一个请求,它都会去访问权威 DNS 服务器,而是把访问过一次的结果缓存到本地,当其他人来问的时候,直接返回缓存的内容。

这就相当于导游去过一个饭店,自己记住了地址,当有一个游客问的时候,他就凭记忆回答了,不用再去查地址簿。这样会存在一个问题,游客问的那个饭店如果已经搬走了,然而因为导游没有刷新“记忆缓存”,导致游客白跑一趟。

另外,有的运营商会把一些静态页面,缓存到本运营商的服务器内,这样用户请求的时候,就不用跨运营商进行访问,既加快了速度,也减少了运营商直接流量计算的成本。也就是说,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。

缓存的问题,很多情况下是看不出问题的,但是当页面更新,用户访问到老的页面,问题就出来了。

再就是本地的缓存,往往使得全局负载均衡失败。上次进行缓存的时候,缓存中的地址不一定是客户此次访问离客户最近的地方,如果把这个地址返回给客户,就会让客户绕远路了。

2)域名转发问题

还记得我们域名解析的过程吗?捂脸是本地域名解析,还是去权威 DNS 服务器中查找,都可以认为是一种外包形式。有了请求,直接转发给其他服务去解析。如果转发的是权威 DNS 服务器还好说,但是如果因为“偷懒”转发给了邻居服务器去解析,就容易产生跨运营商访问的问题。

这就好像,如果 A 运营商的客户,访问自己运营商的 DNS 服务器,A 运营商去权威 DNS 服务器查询的话,会查到客户的 A 运营商的,返回一个部署在 A 运营商的网站地址,这样针对相同运营商的访问,速度就会快很多。

但是如果 A 运营商偷懒,没有转发给权威 DNS ,而是转发给了 B 运营商,让 B 运营商再去权威 DNS 服务器查询,这样就会让权威服务器误认为客户是 B 运营商的,返回一个 B 运营商的服务器地址,导致客户每次都要跨运营商访问,访问速度就会慢下来。

3)出口 NAT 问题

前面了解网关的时候,我们知道,出口的时候,很多机房都会配置 NAT,也就是网络地址转换,使得从这个网关出去的包,都换成新的 IP 地址。

这种情况下,权威 DNS 服务器就没办法通过请求 IP 来判断客户到底是哪个运营商的,很有可能误判运营商,导致跨运营商访问。

4)域名更新问题

本地 DNS 服务器是由不同地区、不同运营商独立部署的。对域名解析缓存的处理上,实现策略也有区别。有的会偷懒,忽略域名解析结构的 TTL 时间限制,在权威 DNS 服务器解析变更的时候,解析结果在全网生效的周期非常漫长。但是有的场景,在 DNS 的切换中,对生效时间要求比较高。

例如双机房部署的是,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,很多用户都会访问一次。

5)解析延迟问题

从 DNS 的查询过程来看,DNS 的查询过程需要递归遍历多个 DNS 服务器,才能获得最终的解析结果,这带来一定的延时,甚至会解析超时。

上面总结了 DNS 的五个问题。问题有了,总得有解决办法,就像因为 HTTP 的安全问题,才火了 HTTPS 协议一样,对应的,也有 HTTPDNS 来解决上述 DNS 出现的问题。

HTTPDNS

什么是 HTTPDNS ?其实很简单:

HTTPDNS 是基于 HTTP 协议和域名解析的流量调度解决方案。它不走传统的 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 请求这个服务器集群,得到就近的地址。

这就相当于每家基于 HTTP 协议,自己实现自己的域名解析,做一个自己的地址簿,而不使用统一的地址簿。但是我们知道,域名解析默认都是走 DNS 的,因而使用 HTTPDNS 需要绕过默认的 DNS 路径,也就不能使用默认的客户端。**使用 HTTPDNS 的,往往是手机应用,需要在手机端嵌入支持 HTTPDNS 的客户端 SDK。

HTTPDNS 的工作流程

接下来,我们一起来认识下 HTTPDNS 的工作流程。

HTTPDNS 会在客户端的 SDK 里动态请求服务端,获取 HTTPDNS 服务器的 IP 列表,缓存在本地。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。

当手机应用要访问一个地址的时候,首先看是否有本地的缓存,如果有直接返回。这个缓存和本地 DNS 的缓存不一样的是,这个是手机应用自己做的,而非整个运营商统一做。如何更新以及何时更新缓存,手机应用的客户端可以和服务器协调来做这件事情。

如果本地没有,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 请求,获取一个要访问的网站的 IP 列表。

手机客户端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。

网络协议私人订制的DNS服务:需要HTTPDNS 吗?

上面五个问题,归结起来就两大问题。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。HTTPDNS 对应的解决方案是 HTTPDNS 的缓存设计和调度设计。

HTTPDNS 的缓存设计

解析 DNS 过程复杂,通信此时多,对解析速度造成很大影响。为了加快解析,因而有了缓存,但是这又会产生缓存更新速度不及时的问题。最要命的是,这两个方面都掌握在别人手中,也就是本地 DNS 服务器手中,它不会为你定制,作为客户端干着急也没办法。

而 HTTPDNS 就是将解析速度和更新速度全部掌控在自己手中。

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 的缓存设计策略也是咱们做应用架构中常用的缓存设计模式,也即分为客户端、缓存、数据源三层。

对于应用架构来讲,就是应用、缓存、数据库。常见的是 Tomcat、redis、MySQL;对于 HTTPDNS 来讲,就是手机客户端、DNS 缓存、HTTPDNS 服务器。网络协议私人订制的DNS服务:需要HTTPDNS 吗?

只要是缓存模式,就存在缓存的过期、更新、不一致的问题,解决思路也是相似的。

例如,DNS 缓存在内存中,也可以持久化到存储上,从而 App 重启之后,能够尽快从存储中加载上次累积的经常访问的网站的解析结果,就不需要每次都全部解析一遍,再变成缓存。这有点像 Redis 是基于内存的缓存,但是同样提供持久化的能力,使得重启或者主备切换的时候,数据不会完全丢失。

SDK 中的缓存会严格按照缓存过期时间,如果缓存没有命中,或者已经过期,而且客户端不允许使用过期的几率,则会发起一次解析,保证缓存记录是更新的。

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。

同步更新的优点是实时性好,缺点是如果有多个请求都发现过期的时候,会同时请求 HTTPDNS 多次,造成资源浪费。

同步更新的方式对应到应用架构缓存的 Cache-Aside 机制,也就是先读缓存,不命中读数据库,同时将结果写入缓存。

网络协议私人订制的DNS服务:需要HTTPDNS 吗?

异步更新的优点是,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,可以在即将过期的时候,就创建一个任务进行预加载,防止过期之后再刷新,称为预加载。

它的缺点是,当前请求拿到过期数据的时候,如果客户端允许使用过期时间,需要冒一次风险。这次风险是指,如果过期的请求还能请求,就没问题,如果不能请求,就会失败一次,等下次缓存更新后,才能请求成功。

网络协议私人订制的DNS服务:需要HTTPDNS 吗?

异步更新的机制,对应到应用架构缓存的 Refresh-Ahead 机制,即业务仅仅访问缓存,当过期的时候定期刷新。在著名的应用缓存 Guava Cache 中,有个 RefreshAfterWrite 机制,对于并发情况下,多个缓存访问不命中从而引发并发回源的请求,可以采取只有一个请求回源的模式。在应用架构的缓存中,也常常用数据预热或者预加载的机制。

网络协议私人订制的DNS服务:需要HTTPDNS 吗?HTTPDNS 的调度设计

由于客户端嵌入了 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,从而可以拿到第一手资料。

在客户端,可以知道手机是哪个国家、哪个运营商、哪个省、甚至是哪个市,HTTPDNS 服务端可以根据这些信息,选择最佳的服务节点返回。

如果有多个节点,还会考虑错误率、请求时间、服务器压力、网络状态等,进行综合选择,而非仅仅考虑地理位置。当有一个节点宕机或者性能下降的时候,可以尽快进行切换。

要做到这一点,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 IP 的服务质量。

在服务端,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。

HTTPDNS 通过智能调度之后返回的结果,也会缓存在客户端。为了不让缓存使得调度失真,客户端可以根据不同的移动网络运营商的 SSID 来分维度缓存。不同的运营商解析出来的结果会不同。

网络协议私人订制的DNS服务:需要HTTPDNS 吗?小结传统 DNS 会因为缓存、转发、NAT 等问题导致客户端误会自己所在的位置和运营商,从而影响流量的调度;HTTPDNS 通过客户端 SDK 和服务端,通过 HTTP 直接调用解析 DNS 的方式,绕过了传统 DNS 的缺点,实现了智能的调度。