【架构师从入门到进阶】第五章：DNS&CDN&网关优化思路------第一节：DNS优化
在前面的文章中，我们讲过了客户端的优化，从本篇文章开始我们来学习，请求从客户端发出之后到达具体业务逻辑的服务器之前，应该怎么优化，本篇文章我们来学习DNS的优化。
为什么要有DNS
比如说这是我们的客户端client，包括浏览器、APP、安卓、IOS、H5等等；然后后面有一个server端，是我们跑JAVA代码的一个web程序。请求从客户端发出之后，这个请求要到达我们的server端，中间会经历路由器、各种交换机、各种转发、还有光纤等等，最后才能到达我们的这台服务器。
比如说这台服务器的IP地址是"1"，这里面会有一个问题，首先是这个"1"它不好记，什么意思呢？
比如说别人问你："我要查一个东西怎么查？"
你说:"上百度去吧，你直接打开浏览器，输入IP地址，39.44.1.16，你去上这个IP地址，这个地址就是百度。"
他一听，记不住，回去就忘了。
那你说：""你要登www.baidu.com，他就记得住了。
所以一方面是好记，还有一方面更重要的原因是：如果说我在客户端里直接调的这台服务器的IP地址变了，比如说机器坏了我想部署到另外一台机器上，或者通过各种原因机房有迁移。IP地址如果一变，我们APP还得需要发布一个版本，因为APP也需要修改IP地址嘛，这样才能找到新的IP地址。比如新的IP是2，APP也需要改成2，它需要上线发布一个版本，让全国所有的用户都去更新这个APP，就因为你的服务器变了，这样也不合适。
还有一个问题是服务器如果变了，老的服务器根本就访问不了，那么老的那些版本的APP根本就用不了，这是一个很大的风险。
所以说在开发移动互联网项目的时候，用域名是非常有必要的。除非你的用户特别少，就那么几个人，坏就坏了，我赶紧的发个版更新一下，喊一嗓子："你去更新吧"。
DNS域名解析系统
那么既然用域名是很有必要的，那么中间有一个系统叫DNS（Domain Name System）就是域名解析系统，这个系统目的就是将域名解析成IP地址。
这是我们中间环节里很重要的一个部分，那么这个部分我们怎么去优化它？我们得先了解这个部分由什么组成，以及它的解析过程是什么样子的。
如果让你做一个域名系统，你应该怎么去做？首先，域名系统做的是什么？做的是域名和IP地址的映射，那么我们在一个系统里把域名和IP地址的这种映射关系先给保存下来。是不是我们的数据存储就是这个样子的？当有一个人申请一个新的域名之后，我们要给里面添加一个域名和IP地址的映射，如果IP地址有变更之后，我们要去修改它，有的人要去访问这个域名，我们得来查他，然后这个域名作废了，或者IP作废了，就是这个网站的公司倒闭了，我们得去删除它。所以说有了数据存储之后，再结合上CRUD，一个域名系统就做出来了。
DNS的解析过程
DNS的解析过程学习之前，我们需要了解域名记录的类型有哪些。
域名记录的类型
- A：代表Address。它记录了，域名到IP的映射关系。也就是我存的是A记录，那么我存的就是比如说www.baidu.com到39.14.15.15。
- CNAME：CNAME的记录是域名到域名的映射关系。差不多是别名的意思，比如我要查www.baidu.com，然后你给我指向到另外一个域名，然后另外一个域名再指向一个ip。
- NS：NS记录的是域名到域名解析服务器的映射。比如你来我这查abc.com这个域名，我不知道，然后我告诉你，你去另外一台域名服务器去查吧。就是把域名服务器的地址告诉你，然后你再问另外一台域名服务器abc.com是什么。
域名服务器的类型
好了，在理解DNS解析过程之前，我们还需要学习一点东西，叫做域名服务器的类型。域名服务器的类型有哪些呢？
- 根域名服务器：全世界有13个更域名服务器，全球所有的网站都在来访问它，全球根域名服务器是一个点"."表示的，也就是说你访问www.baidu.com，后面还有一个点"."，"www.baicu.com."，这个点就是根域名服务器。
- 顶级域名服务器：这个域名当中的".com"，就是顶级域名服务器，还有".edu"、".cn"、".gov"、".org"、".net"，这个叫顶级域名服务器，也叫做一级域名服务器。
- 二级服务器：baidu.com就是二级域名服务器。
- 权威域名服务器：负责对请求做出权威的回答。就是你问我这个域名对应哪个IP，我告诉你它是哪个IP，或者说我告诉你这个域名对应哪个域名，或者说这个域名你要去哪里去查。权威服务器它做的事情就是他知道IP告诉你IP，知道域名的对应域名告诉你域名，然后知道域名解析服务器告诉你域名解析服务器，就是权威的回答。
- LDNS：本地DNS，也可以叫做递归DNS，但是最终我们把它叫做LDNS。它是直接跟客户端对接的，客户端你来问我，我负责去把下面的好多流程给你走完，我负责问权威服务器或者根服务器等等，最后通过我给问我的人一个最终的答案。
那么这个根域名服务器，全球只有这么13台，现在上网的用户这么多，网站又那么多，一个人打开电脑同时访问多个网站，全球几十亿人，就这13台域名服务器，它是根本扛不住的。他怎么做呢？它这个13个只是一个逻辑上的概念，每个根域名服务器背后有很多，好多好多台，真正的物理服务器在工作。截止二零二零年的八月份，全球一共有将近1100台根服务器，并且每一个根服务器还有好多个镜像服务器，分布在全球不同的地方。根服务器就已经有1000多台，然后每一台还有好多个镜像。在二零二零年八月份之前，我国北京有五个根镜像，上海杭州武汉郑州悉尼贵阳广州香港台北有好多个。
所以说不用担心根域名服务器扛不住，并且域名服务器就那么简单，就是一个增删改查，没有太复杂的业务逻辑，后面还会讲DNS的缓存，缓存在无数个网络节点当中，甚至缓存在你的本机，所以说根域名服务器完全能扛得住全球这么多人上网。
DNS的解析过程
好了，我们到这里开始要学DNS的解析过程。知道它的解析过程了，我们才知道应该从哪里去入手去优化它。
教科书上的答案
先说一个标准的教科书上的答案。
- 这是一个客户端client，它去问LDNS说："www.baidu.com的IP地址是多少"。
- 然后LDNS会先从根域名服务器问起。
- 然后根域名服务器说："我没有时间管这么细的问题，你去问点.com域名服务器吧"。
- 然后它就回来，拿到.com域名服务器的地址。
- 又去问.com的域名服务器，.com的域名服务器说："你问的我这是三级地址啊，你是www.baidu.om呀，我也记不了这么多事情，你问一个叫权威服务器的人吧，ns.baidu.com，你去问他吧"。
- 然后它就获取到ns.baidu.com的地址，继续问那个权威服务器："www.baidu.com的地址是多少呀"。
- 正好这个权威服务器里面就管着www.baidu.com对应的IP地址，然后它可能给出一个IP地址，，也可能给出的是一个别名，然后也可能说："你再去另外一个权威去查吧，然后我告诉你baidu.com的地址，你再去查www.baidu.com的地址"。
- 经过这么多经历，走完之后，它拿到了一个IP地址，返回给客户端这个IP地址。
大家看这套流程是不是听着挺耗时的，这是标准答案，从根找起，一级一级往前找，先找到根域名服务器，然后再找到.com服务器，然后再找到baidu.com，然后再找到www.baidu.com，一级一级找。
实际情况
但是，实际情况中，不会这样的，如果这样的话，那根服务器得承受多大的压力。第一是根服务器不太好扛得住这么多压力；第二个是我们自己也忍受不了，每次都从头问一遍，何必呢？
其实呢，实际情况是什么？
我们的client要访问某一个域名的时候，比如说还是www.baidu.com，我先看我的浏览器有没有对它进行缓存，就是我们浏览器有没有把这个域名映射到IP的一个缓存，如果有，那我直接用就好了；
如果没有，我再去问我的操作系统，看操作系统有没有，如果有就返回，我就用；
如果没有，我再去查看hosts文件有没有配置，如果有，那就直接用；
如果没有我再去，问LDNS，LDNS也看看自己有没有，如果有就返回；如果没有，再看有没有baidu.com的域名服务器的解析地址，如果有就返回，那么接着去baidu.com找www.baidu.com的地址；如果这个也没有，那么再去找有没有.com的域名服务器的地址，如果有，再去问.com找baidu.com，找完baidu.com再找www.baidu.com；如果说这些全部都找不到，那没办法，我们再去找根域名服务器，再通过根域名服务器，后再往前找。
大家可以看到，顺序正好是相反的，我们刚才说的教科书式的是从后往前找，而实际工作中是利用缓存从前往后找。能早早的找到，那不是早早的节省时间吗？所以说这是我们的实际工作中的一种做法，这就是DNS的一个解析过程。
DNS优化
那么我们知道了这个解析过程，我们是不是就知道了，应该怎么去优化它呢？根据实际情况应该怎么去优做优化？
- 第一：提前做好DNS缓存。
- 第二：一个域名映射多个IP。
如果平时做过域名映射的话，可以知道一个域名可以映射多个IP。那么，这个有什么好处呢？一个域名映射多个IP，是不是就相当于分流？比如说一个域名映射了两个IP啊，你有1000个请求，而你的服务器只能扛500个请求，那么你通过一个域名映射两个IP，就把这1000个请求分发到两个服务器上了，用DNS做了负载均衡。
我们的方案有这么两种，那么这两种方案有什么优缺点呢？先把这个优缺点给说了，然后再说具体做DNS缓存应该怎么做。
首先用DNS，它的优点配置简单，无成本费用，因为我们这个成本是DNS服务器的成本，我们不需要去买它，当然域名服务需要买，但是我们不需要去搭建，省去了管理DNS服务器的麻烦，用它就这么一个好处。
缺点就是它不受我的控制，我要去添加修改一个域名和一个IP的映射，是需要有生效时间的。如果说我的一台服务器坏了，我对应一个域名是a，那么一时半会域名服务器就算我更新了一台，全球有那么多台域名服务器需要同步，它是需要一定的时间的，那么在这段时间里，DNS服务器还是把我的域名解析到我坏之前的那台服务器上，所以呢，就会导致用户的访问失败。
还有一个缺点，它不能按需分配负载，就是说我给一个域名配置了两个IP域名服务器，它并不知道我这两个IP地址对应的服务器哪个负载更大，如果说负载小的那个就给它发更多的请求，减轻那个负载大的压力，但是DNS服务器它做不到这些，人家也没必要做这些。
所以说，实际部署工作中，我们一般会用DNS域名解析，做第一次的负载均衡。然后为了达到更加合理的负载均衡，就像刚才所说的，哪个服务器的负载压力小，我们把请求导向它，那么这个时候，我们就需要自己用反向代理了。那这样的话就，就能更合理的去利用这些DNS的特性。
好了，我们现在把它的优点和缺点说完之后，我们已经知道要用DNS做缓存和做负载均衡，负载均衡的方法，已经说过了，先做DNS一层负载均衡，然后再接着用我们的反向代理做我们自己的负载均衡。
我们接着说DNS做缓存怎么去做。我们知道DNS在解析的过程中需要很多个环节，我们要减少dns的解析，什么叫减少dns解析？如果说能在一个域名下，那我们就把所有的接口放到一个域名下。这样的话，不需要他去解析额外的域名。
如果说实在不行，必须要两个域名服务器呢？那么，我们可以做DNS的预获取，预获取叫做"dns-prefetch"。一个DNS解析，可能涉及到多级DNS服务，我们要节省这个时间，如果说在某一个页面里，我现在访问的是a页面，通过a页面跳转到b页面，如果说b页面是另外一个域名，或者说另外一个资源在a页面中，我需要点一个音频，点一个视频，那个音频视频是另外一个域名。那么，我们在访问a页面的时候，就提前把后面的那个b域名给它解析掉。这样的话，当访问后面域名的时候，我们就省了解析的时间了，就是说a页面展示的时候，后端有一个悄悄的服务去解析b了。
html
<meta http-equiv="x-dns-prefetch-control" content="on">
html
<link rel="dns-prefetch" href="需要预解析"> 但是dns-prefetch需要慎用，为什么呢？因为多页面重复的DNS预解析，会增加DNS的查询次数，会占用公共的资源。当然这是一个对开发者的一个君子协定，道德上的协定。因为有开发者指出，如果说禁用了DNS预读取，每个月能节省100亿次的DNS查询。
然后后面就是DNS的负载均衡，DNS的负载均衡呢，这个就比较简单，我配A记录的时候，把A记录对应两个IP或者多个IP就可以了，它可以配置多个IP，就是我们有多少个后端的服务器就配置多少个。