如今互联网时代下，各类应用已经深度渗透到我们每个人都衣食住行、学习、娱乐等各种生活日常中，从一个应用中触碰到一个按钮到相关数据流畅的呈现在你的眼前，你可能会好奇：数据响应如此之快，应用后台是如何做到的呢？这就是本章要讨论的话题。
假设我们有个应用Fridendy是建立在单机房中，并为用户提供Web端和移动端两种使用途径，其中各角色的功能如下。
- DNS服务器负责将用户访问Frideny的域名映射为公网IP地址（或称为整个机房的入口IP地址），然后用户请求就可以通过IP协议进入机房了。
- LVS提供对外的公网IP地址作为机房的入口，同时作为四层负载均衡器将用户请求分发到Nginx集群
- Nginx作为七层负载均衡器，根据HTTP（S）请求到协议头或URl路径规则将用户请求转发到对应的业务HTTP服务器
- 业务服务层的HTTP服务真正处理用户的请求，根据不同的HTTP URL向RPC服务发送业务逻辑处理请求
- 业务服务层的RPC服务执行核心业务逻辑。如果业务逻辑设计读/写数据，那么它会进一步访问数据层；如果业务逻辑涉及与其他RPC服务的交互，那么它也会调用其他RPC服务
- 存储层是所有存储系统的集合，包括分布式缓存、关系型数据库、NoSQL数据库等。
- 服务发现负责保存每个服务的动态访问地址列表，以便其他服务可以快速查找到某服务的访问地址，其功能与DNS相似。
这就是整个应用架构的各角色，今天我们来介绍DNS的相关知识
1.客户端连接机房的技术1:DNS
客户端启动时要做的第一件事就是通过互联网与机房建立连接，然后用户才可以在客户端与后台服务器进行网络通信。目前在计算机网络中应用较为广泛的网络通信协议是TCP/IP，它的通信地址是IP地址，因为IP地址有如下两个主要功能。
- 标识设备：接入网络的设备必须有一个独一无二的IP地址，这样才能唯一标识一个网络目标
- 网络寻址：将数据包从一个网络设备发送到另一个网络设备，需要携带目标网络设备的IP地址，通过TCP/IP中的IP路由寻址功能，数据包最终可以到达目标网络设备。
客户端要与机房建立连接，就需要知道机房的公网IP地址，但是IP地址不好记，因此便诞生了域名地址。如www.baidu.com，就可以访问对应的网站，它的底层就是DNS来实现的。
1.1 DNS的意义
DNS（Domain Name System，域名系统）是互联网中的核心服务，它维护域名与对应IP地址的映射关系，并提供将域名翻译为IP地址的域名解析功能。如果你觉得DNS仅仅只是维护域名与IP的关系，那就大错特错了。DNS在互联网中有非常广泛的作用。例如：
- 通过维护域名与多个IP地址的映射关系，DNS可以将针对同一个域名的不同用户请求解析到不同的IP地址，从而缓解单一后台服务器的压力。
- 公司要升级架构、网络改造等需要变更机房公网IP地址时，仅需在DNS服务器中重新配置最新的IP地址，不会对用户造成影响。
- 基于DNS可以实现灵活的负载均衡策略。
1.2 域名结构与域名服务器
1.2.1 域名结构
如图所示，域名采用了层级化的树形结构来命名。顶端为根，下一级为顶级域名，指的是域名的后缀部分，如常见的.com , .net等；顶级域名的下一层是二级域名，指的是域名的倒数第二部分，一般表示域名注册人或主体所使用的网络名称，如这里的
example.com；依次往下就是三级、四级等。每一级域名都控制下一级域名的分配。所以从这个例子来说，www.example.com. 顶级域名是.com，二级域名example.com，三级域名是www.example.com。
1.2.2 域名服务器
根据域名的层级结构，可以把域名服务器分成4种不同的类型。
- 根域名服务器（根DNS服务器）：它负责互联网顶级域名的解析，掌握着全部
顶级域名的域名和IP地址的映射关系 - 顶级域名服务器（顶级DNS服务器）：负责管理在每个顶级域名下注册的二级域名解析工作，即可以根据
二级域名寻找到二级域名服务器的IP地址。 - 权威域名服务器（权威DNS服务器）：这个是DNS最核心的部分，它决定着一个域名到底应该被解析成哪个IP地址，负责顶级域名下的
二级域名、三级域名。 - 本地域名服务器（本地DNS服务器）：本地域名服务器一般由网络运营商提供，它作为主机访问网络时域名解析的总代理，会将域名解析结果缓存到本地，以便加速主机后面的域名解析过程。
1.2.3 域名解析过程
域名解析一般采用递归查询方式执行，一个完整的域名解析过程，如下图所示：
当我们在访问某个域名的时候，首先在设备的本地缓存中查找是否有此域名对应的IP地址。本地缓存包括浏览器缓存和计算机系统Hosts文件DNS缓存。
如果没有本地缓存中没有对应的IP地址，则客户端向本地域名服务器发起域名服务器发起域名解析请求。然后开始递归完成域名解析。可以看到，除客户端查询本地缓存和本地域名服务器发起请求之外，域名解析的其余各环节均以本地域名服务器为中心进行递归查询，在这里本地域名服务器在域名解析的整个环节承担了代理的角色.
这里需要特殊说明的是，一旦本地域名服务器获得域名解析记录，它就会在本地进行记录缓存，以便下次客户端查询同一域名的时候直接获得结果。
2. 客户端连接机房的技术2: HTTP DNS
上面我们说到DNS，那其实DNS中会存在许多问题。首先，域名解析需要进行递归查询，这样会带来很高的访问延迟。另外，由于本地域名服务器是分地区、分运营商的，不同运营商实现的DNS解析策略不同。而且，由于本地域名服务器是分地区、分运营商的，不同运营商实现的DNS解析策略不同。
另外，最重要的是DNS劫持问题。这是一种互联网攻击方式，通过干预域名服务器把域名解析到错误的IP地址上，以达到用户无法访问目标网站或访问恶意网站的目的。很多知名的互联网公司备受DNS劫持的困扰，运营商可能基于本地域名服务器做DNS劫持，黑客可能篡改计算机Hosts文件做DNS劫持。
大家可能都有这样的经历：在浏览一个正常的网站时，左下角总会弹出各种与网站内容画风格格不入的垃圾广告，这很可能就是运营商DNS劫持的结果。这种会对网站运营造成很大的影响。
2.1 HTTP DNS的原理
HTTP DNS是基于HTTP，具有DNS解析能力的网络服务。它的原理非常简单：就是直接访问权威域名服务器，然后获得最优的IP地址。在客户端获取到域名IP地址后，直接向此IP地址发送业务协议请求。如果客户端需要访问这个网址，则会在HTTP header中指定Host字段为此IP地址即可。
这里大家可能会疑惑，不同运营商的用户访问同一个HTTP DNS服务器的IP地址，用户访问延迟问题如何解决？高可用如何保证？
实际上，HTTP DNS会采用 BGP（边界网关协议）等手段，让这个IP地址在全国各地都能就近访问，腾讯云就是如此来做，接入了BGP Anycast 网络架构，与全国最主要的17个运营商的用户都能快速访问到HTTP DNS服务器；所以，实际上HTTP DNS只是将域名解析协议由DNS协议换成了HTTP，原理并不复杂。但是相较于DNS，这一微小的变化带来了很大的好处。
- 降低域名解析延迟：直接访问HTTP DNS服务器，缩短了域名解析链路，不需要递归查询。
- 防止域名劫持：绕过了本地DNS服务器，避免了域名劫持问题。
- 调度精准度更高：这就是能够快速找到精准更迅速的IP地址
- 快速生效：当与域名关联的IP地址发生变更时，HTTP DNS服务不受传统DNS技术多级缓存的影响，域名更新能够更快覆盖到全量客户端
2.2 HTTP DNS 实践
即使我们上面说了HTTP DNS这么多优点，但是它并不能完全取代DNS，鉴于域名解析的重要性，实际我们多是：HTTP DNS服务器 ==> 本地DNS服务器。就是当HTTP DNS失效时，要降级到使用DNS技术。
另外，在HTTP DNS的实践中可以引入如下策略。
- 安全策略：HTTP DNS是基于标准的HTTP的，为了保证数据安全，可以进一步使用HTTPS
- IP地址选取策略：HTTP DNS可以将最优IP地址按照顺序多个下发，客户端默认选取第一个IP地址优先校验连通性，如果连通性不佳，则再选取下一个IP地址。
- 批量拉取策略：在客户端应用冷启动或网络切换时，客户端自动批量拉取域名和IP地址列表的映射数据并缓存，以便后续使用。
