DNS 负载均衡通过在多个服务器之间分配入站流量,实现强大的性能和提高可用性。
DNS 负载均衡利用域名系统 (DNS) 在多个服务器之间分配网站流量,从而提高网络吞吐量,优化性能,最大程度缩短停机时间,提高整体计算效率。
DNS 负载均衡在多个服务器或资源之间分配入站网络流量,从而通过将负载分散到多个服务器实例来提高服务或应用的可用性、可扩展性和性能。它提供了一种简单而有效地在多个服务器之间实现负载分配的方法。
DNS 常常被称为互联网电话簿,因为它将网站域名(如 f5.com 或 amazon.com)转换为数字 IP 地址,服务器使用这些数字 IP 地址来识别连接到互联网的网站和设备。这一过程称为 DNS 解析。在 DNS 解析过程中,用户的浏览器会连接 DNS 服务器,请求获取目标网站的正确数字 IP 地址。
DNS 解析器通过向该域的 DNS 服务器查询该域的 A 记录或将域名映射到一个或多个 IP 地址的地址记录,查找与请求的域名相关联的 IP 地址。DNS 解析器还可能会遇到 CNAME(真实名称)记录,该记录将一个域名映射到另一个域名作为别名,或在父域和子域之间映射域名。
如今,大多数域使用多个 DNS 服务器来防范服务器故障或处理大量流量。这些不同的服务器实例分别拥有不同的 IP 地址,都能处理该域的入站请求,因此在响应 DNS 查询时,DNS 查询会返回列有多个 IP 地址的列表。在响应 DNS 查询时,DNS 负载均衡器会采用各种方法或规则来选择要共享的 IP 地址,以确保在多个可用服务器之间分配连接流量。
CNAME 记录也能在 DNS 负载均衡中发挥作用,因为其允许单个域名解析到与另一个域名相同的 IP 地址:CNAME 可以设置为指向负载均衡器的域名或使用负载均衡的主域名。
DNS 负载均衡将入站网络流量分散到多个服务器实例,从而分散负载,提高应用或服务的可用性和性能。如果其中一个服务器变为不可用或发生过载,DNS 解析器将继续提供其余服务器的 IP 地址,从而确保冗余和故障切换功能。
DNS 负载均衡和传统负载均衡作用类似,但它们在不同的网络堆栈层上运行,并且还存在一些关键区别。
DNS 负载均衡在第 7 层应用层的 DNS 层运行,并使用 TCP/IP 模型传输层上的用户数据报协议 (UDP) 传输数据。对于 DNS 而言,通过 UDP 传输数据比通过 TCP 传输数据更受欢迎,因为其速度快,数据包轻。
与其他负载均衡解决方案相比,DNS 负载均衡的实施更加简单,尤其适合预算有限的中小型企业。由于 DNS 负载均衡无需进行复杂的配置,也不需要专用的负载均衡器硬件或软件,IT 资源有限的组织也能使用。DNS 负载均衡还可以配置为将用户定向到位于不同地理区域的服务器。这对于业务遍布全球的组织尤其有用,因为它可以将流量定向到最近的应用实例和/或对流量进行路由,以遵守《通用数据保护条例》(GDPR) 的规定。
另一方面,传统负载均衡在第 4 层传输层或第 7 层应用层运行。第 4 层负载均衡器会根据网络和传输层协议(IP、TCP、UDP)中发现的数据采取行动。第 7 层负载均衡器会根据应用层协议(如 HTTP)中发现的数据分发请求。此类负载均衡器通常为使用硬件或软件在一组服务器或服务器实例之间分发客户端请求的专用设备。
此类负载均衡器具有更先进的功能,可以更好地控制流量分配。客户端请求分发通常由专门的负载均衡设备或服务控制,该设备或服务可以根据性能等因素做出动态决策。此类负载均衡设备或服务还能执行更先进的算法,并且拥有运行状况检查功能,可监控服务器状态,自动移除来自运行状况不佳的服务器的流量,或自动将来自运行状况不佳的服务器的流量重定向到运行状况良好的服务器。这提高了可用性和容错性。
DNS 轮询是负载均衡的一种基本形式,其依赖于 DNS 通过循环浏览与不同服务器相关联的 IP 地址列表来分发客户端请求。每个客户端请求都会自动发送到列表中的下一个 IP 地址。DNS 轮询的设置和管理较为简单,因为其只需要配置与不同 IP 地址相关联的多个 A 记录。更新 A 记录即可进行变更。不过,DNS 轮询不一定会考虑服务器的运行状况;如果服务器变为不可用,在手动更新 DNS 记录之前,DNS 轮询仍然可能会将流量路由到该服务器。
另一方面,高级负载均衡技术的功能更加丰富,通常包含复杂算法、运行状况检查和流量管理功能,可有效分配流量,确保提高可用性和可扩展性,以及优化性能。此类分配机制包括权重轮询、最小连接数或基于响应时间的路由,以提高流量分配和管理的效率和动态性,使其适用于复杂的高需求环境。
在现代网络环境中,负载均衡在管理和优化流量方面发挥着至关重要的作用,因为它有助于在保持系统的可用性和响应速度的同时,提供响应迅速的无缝用户体验,即使在负载较重或服务器出现故障的情况下也是如此。
DNS 负载均衡可在多个服务器或数据中心之间分配网络流量,这对于内容交付和处理大量流量(如电子商务网站、社交媒体平台和在线流媒体服务的流量)尤为重要。它有助于确保不会出现单个服务器因流量过大而不堪重负或出现阻塞,而其余服务器却仍未得到充分利用的情况。这可以促进资源的最佳利用,还有助于防止服务器过载。
DNS 负载均衡还有助于实现高可用性。它可以通过在多个服务器或服务器实例之间分配入站流量,降低单点故障风险。如果某个服务器因硬件故障、维护或其他问题变为不可用,负载均衡器可以将流量重定向到运行状况良好的服务器,从而最大限度地减少服务停机时间。
随着服务或应用需求的增长,负载均衡允许通过在池中横向增加更多服务器来轻松扩展资源。这种可扩展性对于处理更多流量,以及确保系统能够在不降低性能的情况下容纳不断增长的用户群至关重要。负载均衡器可以考虑服务器负载、容错和与客户端的距离等因素,以确保提供延迟低和响应快的客户体验。
负载均衡策略的选择取决于应用或组织的具体需求和限制,也可能取决于数据库架构、应用性质、服务器容量和工作负载特征等因素。
权重轮询是一项通过为池中的不同服务器节点分配不同的权重或优先级来影响入站客户端请求分配的负载均衡策略。该策略尤其适合用于处理具有不同硬件规格或性能的服务器。通过分配权重,性能更强的服务器会处理更多流量。
这种方法考虑了客户端与不同服务器位置的地理距离,并使用权重来影响客户端请求分发。负载均衡器了解发出客户端请求的地理位置以及可用服务器位置或数据中心的地理位置,并使用这些信息来确定最近或最佳的服务器位置,以便处理请求。地理负载均衡尤其适用于拥有全球用户群和多个数据中心或服务器位置的组织,可确保在不同的地区内提供一致的用户体验。
动态负载均衡指根据服务器或网络的当前状态实时调整网络流量分配。动态负载均衡器会监控池中服务器的运行状况和性能,从而检查服务器的可用性、响应时间、CPU 利用率和内存使用率等指标。负载均衡器还会根据收集到的信息,将入站请求动态路由到最适合处理请求的服务器。动态负载均衡适用于流量模式无法预测、流量负载频繁波动或需要提供高水平性能优化的场景,并且通常用于数据中心、云计算环境、内容交付网络 (CDN) 以及工作负载快速变化的应用。
DNS 负载均衡器是管理网站或应用流量的关键工具,因此正确配置和管理 DNS 负载均衡器至关重要。以下最佳实践有助于确保正确配置负载均衡器,使其能够满足用户和应用的流量需求。
首先要考虑应用或服务的具体需求,包括预期流量模式、用户地理分布、对延迟的敏感度以及对高可用性的需求等因素。根据特定流量模式配置负载均衡器能够发挥负载均衡器的最大效用,因此要花时间研究网站或应用的入站流量,并相应地优化配置。
可扩展性是为基础设施提供未来保障的一个重要考虑因素。随着组织和用户群的不断增长,DNS 负载均衡需求也可能会发生变化。要确保您的负载均衡器解决方案能够根据流量需求扩大或缩小规模;在可根据需求动态调配资源的云环境中,这种灵活性非常重要。
开展运行状况检查并持续监控服务器的状态对实现负载均衡器的最佳性能至关重要。要定期监控所有服务器资源(内存利用率、CPU 使用率等),以便迅速发现任何潜在问题并加以解决。还要移除或重定向来自运行状况不佳的服务器的流量,以便维持高可用性。
定期检查 DNS 负载均衡配置,并根据不断变化的流量模式、服务器性能和应用需求进行优化。
根据需求选择 DNS 负载均衡解决方案。要考虑的功能包括地理负载均衡、加权路由、运行状况检查、Web 应用和 API 安全防护以及易于管理等。虽然定制和自建负载均衡器解决方案可以拥有更强的控制和定制能力(特别是对于需求极为具体的组织而言),但这些组织也需要自行负责其持续维护、安全性和可扩展性,这些都是不容忽视的因素。第三方 DNS 负载均衡服务通常运营一个由分布于多个地理位置的多个服务器组成的分布式网络。这种覆盖全球的模式使其能够有效地将用户定向到最近的服务器,从而减少延迟并改善用户体验。第三方服务通常还提供多种负载分配算法,使您可以根据具体需求和服务器性能对流量分配方式进行调优。基于服务的负载均衡解决方案还可以处理各种流量负载,并可以根据需要扩大或缩小规模。
DNS 负载均衡无需进行复杂的配置,也不需要专用的负载均衡器硬件或软件,是适用于 IT 资源有限的中小型企业或组织的有效流量分配解决方案。
F5 提供的基于云的 DNS 负载均衡器服务降低了实施和管理工作的复杂程度,可通过 API 进行全面配置,并具有内置 DDoS 和 WAF 保护功能以及灾难恢复功能。该服务提供基于位置的全局路由,可有效定向跨环境的应用流量,以实现高性能和最佳用户体验。系统会监控系统运行状况检查,以检测发生故障或性能下降的资源实例并重新路由客户端,从而保持应用和服务的可用性。F5 Distributed Cloud DNS Load Balancer 提供全局自动扩展,可满足应用增加、流量模式变化和请求量激增时的需求,还采用基于用量的定价模式:只需针对需要并使用的服务付费。