對一次網(wǎng)絡(luò)請求過程的了解程度，一是展現(xiàn)你的專業(yè)知識；二是深刻的理解，讓你在大型網(wǎng)站架構(gòu)中做出更適合、可靠的架構(gòu)。而DNS是這一切的出發(fā)點，本文結(jié)合一張常用架構(gòu)圖，來描述一下這個過程。

部署架構(gòu)

大型的web服務(wù)，我們的部署架構(gòu)一般如下圖。先上圖再解釋。 

這里來解釋下，為什么要這樣架構(gòu)。 首先客戶端的請求會通過 DNS 獲取到對應(yīng)的服務(wù)器IP（實際上是LB的IP地址），這一層會有 DNS的負載均衡，并且如果是靜態(tài)站資源會進入到CDN，這里DNS與CDN如何完成接棒的過程，后面會詳細解釋。 當(dāng)請求到達LB層的時候（應(yīng)用層協(xié)議是HTTP協(xié)議），這一層又會做一次負載均衡（可能用LVS或者Nginx做）。這里我們有兩種不同的處理方式，一條路徑會進入到代理集群，一條路徑直接進入到應(yīng)用集群。這是為什么？

LB到代理集群

通過最頂層的LB負責(zé)均衡后到達代理機器，這里不直接進入到應(yīng)用集群，還要搞一層代理的目的主要是方便我們在代理集群進行各種高級（騷）操作。

比如：請求日志收集，自定義緩存，自定義的負載均衡，自定義的路由規(guī)則制定（跨機房，路由分組）

LB到應(yīng)用集群

上面到代理層有那么多好處，為什么還有繞過代理層這條路徑存在呢？這主要是針對大流量服務(wù)。因為代理層因為有很多額外的操作，導(dǎo)致響應(yīng)會變長，路徑增加，到下一個集群多了一次網(wǎng)絡(luò)傳輸往返。

所以，一般針對大流量服務(wù)，為了防止代理被打滿，響應(yīng)更快，會直接在外網(wǎng)LB上進行負載到應(yīng)用集群。

通過上面的分割后，最終都會到達應(yīng)用集群，每一臺機器上我們會部署一臺 Nginx 來按照域名轉(zhuǎn)到對應(yīng)服務(wù)，當(dāng)然這里完全也可以不是 Nginx，比如微服務(wù)，這里可能是一個 SideCard 代理。這里主要是為了便于說明我們后面全部都是當(dāng)成Nginx。服務(wù)調(diào)用 DB Cache 等，都是通過域名，這是為了負載均衡，請求時，會通過內(nèi)網(wǎng)DNS服務(wù)，完成域名解析，然后拿到內(nèi)網(wǎng)的 LB 的IP。然后再這里進行內(nèi)網(wǎng)的負載均衡，會根據(jù)域名的端口來檢查你是寫操作、還是讀操作返回IP。常規(guī)一點會保證是單點寫入，多點讀取。來完成數(shù)據(jù)一致性的保障。

整個大體過程如此，接下來我們詳細說一下 DNS與CDN相關(guān)的工作原理。

DNS如何實現(xiàn)IP查找

為了后面說清楚CDN，這里先介紹DNS的解析過程。當(dāng)然此類文章網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)極多。但是我還是想按照我的理解來說一下DNS是如何工作的。

在整個DNS過程中有四個重要概念，下面解釋下。

DNS Resolver - 遞歸解析器，主要是接收客戶端發(fā)出的域名解析請求，并發(fā)送 DNS query 查詢請求。對于客戶端來說它不需要任何操勞，等待 DNS Resolver 告訴自己域名轉(zhuǎn)IP的結(jié)果就好。

Root Server - 這是轉(zhuǎn)換IP執(zhí)行的第一步查詢，根服務(wù)器并不會保存具體的域名IP映射信息。它就像一個索引服務(wù)器，會告訴你下一步該去那臺 TLD Server 查詢。

TLD Server - 這是頂級域名服務(wù)器，是執(zhí)行IP查詢的第二步，這里會告訴 DNS Resolver 權(quán)威域名服務(wù)器的地址。

Authoriative Server - 權(quán)威域名服務(wù)器就是包含了完整的機器名的域名，例如：www.example.com ，在這臺機器上保存了這個具體域名對應(yīng)的IP地址。

下面根據(jù)圖中的十個步驟說一下每一步都在干嘛。

1.一個用戶在瀏覽器輸入了：example.com，這時會產(chǎn)生一個 DNS 查詢，從而進入到 DNS Resolver中；

2.Resolver 會進入到 root server 進行查詢；

3.root server 返回了 TLD server 的地址，查詢請求轉(zhuǎn)向頂級域名服務(wù)，這里是 .com 服務(wù)器。

4.遞歸解析器向 .com 服務(wù)器發(fā)送一個請求；

5.TLD server 收到請求后會返回 example.com 權(quán)威服務(wù)器的地址；

6.遞歸解析器又發(fā)了一個向權(quán)威服務(wù)器查詢的請求，至此權(quán)威服務(wù)器查詢自己的映射表拿到IP；

7.返回查詢到的IP給了 DNS Resolver；

8.DNS Resolver返回IP給瀏覽器，瀏覽器將會用這個IP來建立連接，發(fā)起請求;

9.客戶端通過這個IP地址，發(fā)起一個 HTTP 請求；

10.服務(wù)器解析請求，并返回數(shù)據(jù)到瀏覽器。

這里需要補充一點是，上面每一步其實都有DNS緩存的設(shè)計。比如：

.瀏覽器會緩存DNS的結(jié)果，（chrome://net-internals/#dns）

.操作系統(tǒng)的DNS模塊會緩存

.后面的每一層級也都有緩存

所以很多時候，我們的解析過程并不是要順序執(zhí)行完這8個步驟。這就跟我們自己開發(fā)的應(yīng)用服務(wù)一樣，層層緩存，有緩存就讀取緩存結(jié)果，緩存實現(xiàn)就執(zhí)行完整流程。

DNS的解析分類

DNS有多種解析記錄可以設(shè)置，我這里介紹三個很常用的記錄。

A記錄 - 被稱為IP指向，用戶設(shè)置自己域名指到對應(yīng)的IP主機上。如果想要利用A記錄實現(xiàn)負載均衡需要主機商的支持。 

CNAME記錄 - 它相當(dāng)于為一個主機名設(shè)置一個別名，而且該記錄不能直接使用IP，只能是另一個主機的別名。CDN主要就是利用該記錄來完成的。如果有A記錄與CNAME記錄同時存在，A記錄會被優(yōu)先使用，換句話說CNAME記錄不會生效。 

NS記錄 - 用來設(shè)置一個域名的權(quán)威服務(wù)器路徑，該記錄只會對子域名生效。這個地方可以設(shè)置IP也可以設(shè)置另外一個權(quán)威服務(wù)器的域名。需要重點指出的是它的優(yōu)先級高于A記錄，并且它在DNS解析過程中，會跳過2，3，4，5步。

了解完了DNS的步驟，接下來就進入到CDN部分的分析。

CDN訪問加速度

什么是CDN呢？中文翻譯過來就是內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。看張圖。 

沒有CDN的時候，不管哪里的用戶訪問我們的站點，都需要到我們數(shù)據(jù)中心來獲取數(shù)據(jù)(單純的DNS過程)。而有了CDN之后，用戶根據(jù)自己的地理位置會選擇距離自己最近的緩存數(shù)據(jù)中心來獲取數(shù)據(jù)。不會每次都到源站（應(yīng)用服務(wù)器）來獲取數(shù)據(jù)。為了理解這個過程，我們是如果在完整的DNS過程中，實現(xiàn)CDN的呢？

接下來我們需要回答兩個問題。

1.CDN帶來了什么好處。

2.如何解析到CDN。

CDN帶來的好處

了解一個東西之前最好知道它能干什么，帶來的好處是什么。然后我們再去看它的運行原理。對于CDN有以下幾個方面的好處。

提高頁面加載速度

這是最顯而易見的一個優(yōu)勢，通過上面的圖，大家也可以直觀感受下，用戶訪問距離自己最近的機器，速度肯定是最快的。并且網(wǎng)站的加載速度越快那么用戶體驗越優(yōu)秀，你的網(wǎng)站更會受到對應(yīng)用戶的喜愛。至于如何實現(xiàn)就近訪問的，后面原理部分介紹。

增加內(nèi)容的冗余

CDN是一個典型的分布式架構(gòu)，它通過增加數(shù)據(jù)的冗余，一方面保障在大流量面前有多臺服務(wù)器能夠提供相同的數(shù)據(jù)；另一方面當(dāng)部分機器出現(xiàn)故障時，可以進行故障轉(zhuǎn)移。

節(jié)省帶寬

如果大家自己買過云服務(wù)就知道，帶寬每增加一點價格就飆升。使用CDN后，由于流量被分流了，那么原機器帶寬要求自然就降低了。當(dāng)然帶寬費用降低了，你還需要為CDN付費。

保障服務(wù)安全

CDN可防止的攻擊：DDOS攻擊，該攻擊就是通過巨大流量打滿你的帶寬，讓你喪失服務(wù)能力。那么由于CDN的存在，它將巨大的流量進行了分流。那么源站壓力自然小了。這其實也是高并發(fā)需要考慮的。

CDN目前不僅僅是只能緩存靜態(tài)的HTML、CSS、JS、VIDEO，現(xiàn)在還有能夠緩存動態(tài)接口內(nèi)容的CDN，這為我們在架構(gòu)高并發(fā)的服務(wù)時，提供了更多的手段進行選擇。

CDN工作原理

在介紹DNS的時候，介紹了客戶端是如何獲取到IP地址的。那么有了CDN之后，這個過程該怎么處理呢？

CDN其實就是放在應(yīng)用服務(wù)器與用戶之間的一層緩存。所以如果使用DNS的時候，返回給客戶端的是CDN機器的IP而不是應(yīng)用的IP，那么自然就走到了CDN機器上。

為了實現(xiàn)上述目的，我們會為該域名配置一個 CNAME（大家注意上面提到的CNAME與A記錄的優(yōu)先級），那么這個CNAME是最終如何解析到對應(yīng)的CDN機器呢？其實流程與DNS解析是一樣的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個域名設(shè)置了CNAME時，DNS解析器會繼續(xù)解析這個CNAME別名（其實就是另一個域名）。對這個CNAME解析的時候會用到全局負載DNS解析，它會根據(jù)訪問者的地理位置信息返回對應(yīng)的IP（CDN機器的IP）。因此客戶端實際上得到的是距離它最近的CDN機器的IP地址。

如果說用戶訪問CDN，但是CDN上沒有對應(yīng)內(nèi)容會怎么辦？此時CDN機器其實會根據(jù)自身專用的DNS解析服務(wù)，根據(jù)域名得到源站的IP，然后向源站發(fā)送請求獲取數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)緩存到本地，方便后續(xù)使用；同時返回本次結(jié)果，完成本次請求的訪問。

需要說一下的是，CDN其實也是分層的。距離用戶最近的稱之為邊緣節(jié)點。而CDN的中心服務(wù)器集群被稱為二級緩存。在上面就是應(yīng)用部署的源站。一般邊緣節(jié)點沒數(shù)據(jù)就去找二級緩存，二級緩存沒數(shù)據(jù)就去找源站（被稱為回源）。

小結(jié)

關(guān)于 DNS 的過程，文中是以流程介紹為主，至于更細節(jié)的依賴協(xié)議、傳輸過程都忽略了。 關(guān)于CDN也是我們經(jīng)常用到的性能提升手段，后續(xù)要寫的秒殺相關(guān)文章，就會用到它來提升性能。特別是CDN的分布式設(shè)計、解析過程在我們平常設(shè)計應(yīng)用架構(gòu)時非常有參考意義。(來源微信公眾號：大愚Talk)

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