前端重点：DNS和CDN

1. DNS

1.1 DNS是什么？

DNS（Domain Names System），域名系统，是互联网一项服务，是进行域名和与之相对应的 IP 地址进行转换的服务器

简单来讲，DNS 相当于一个翻译官，负责将域名翻译成 ip 地址

IP 地址：一长串能够唯一地标记网络上的计算机的数字域名：是由一串用点分隔的名字组成的 Internet 上某一台计算机或计算机组的名称，用于在数据传输时对计算机的定位标识

1.2 域名

域名是一个具有层次的结构，从上到下一次为根域名、顶级域名、二级域名、三级域名...

例如 www.baidu.com，www 为三级域名、baidu为二级域名、com为顶级域名，系统为用户做了兼容，域名末尾的根域名.一般不需要输入

在域名的每一层都会有一个域名服务器，如下图：

1.3 查询方式

DNS 查询方式有两种

递归查询：如果 A 请求 B ，那么 B 作为请求的接收者一定要给 A 想要的答案

迭代查询：如果接收者 B 没有请求者 A 所需要的准确内容，接收者 B 将告诉请求者 A，如何去获得这个内容，但是自己并不去发出请求

1.4 域名缓存

在域名服务器解析的时候，使用缓存保存域名和 IP 地址的映射

计算机中 DNS 的记录也分成了两种缓存方式：

浏览器缓存：浏览器在获取网站域名的实际 IP 地址后会对其进行缓存，减少网络请求的损耗
操作系统缓存：操作系统的缓存其实是用户自己配置的 hosts 文件

1.5 查询过程

解析域名的过程如下：

首先搜索浏览器的 DNS 缓存，缓存中维护一张域名与 IP 地址的对应表
若没有命中，则继续搜索操作系统的 DNS 缓存
若仍然没有命中，则操作系统将域名发送至本地域名服务器，本地域名服务器采用递归查询自己的 DNS 缓存，查找成功则返回结果
若本地域名服务器的 DNS 缓存没有命中，则本地域名服务器向上级域名服务器进行迭代查询
- 首先本地域名服务器向根域名服务器发起请求，根域名服务器返回顶级域名服务器的地址给本地服务器
- 本地域名服务器拿到这个顶级域名服务器的地址后，就向其发起请求，获取权限域名服务器的地址
- 本地域名服务器根据权限域名服务器的地址向其发起请求，最终得到该域名对应的 IP 地址
本地域名服务器将得到的 IP 地址返回给操作系统，同时自己将 IP 地址缓存起来
操作系统将 IP 地址返回给浏览器，同时自己也将 IP 地址缓存起
至此，浏览器就得到了域名对应的 IP 地址，并将 IP 地址缓存起

流程如下图所示：

1.6 DNS记录

DNS 记录是存储在 DNS 数据库中的特定资源记录，允许你配置和控制有关你的域名的其他信息。例如，你可以设置你的 DNS 记录，告诉世界你的域名将使用什么类型的邮件服务器（例如，微软Exchange），或者当有人访问你的网站时，应该返回哪个 IP 地址。

DNS记录可以理解成一个键值对：

键：域名；
值：与域名关联的值；

事实上，除了 IP 地址，DNS记录值还可以是 IPv6 地址、别名、文本等等。有超过30种类型的DNS记录.常见的DNS记录类型有以下：

A记录：定义主机的IP地址

text
www.example.com. IN A 139.18.28.5;
域名映射IP
IN 代表 Internet互联网

AAAA记录：定义主机的IPv6地址

text
123124.s2txip6.com. 103 IN AAAA 240e:940:401:1:1a::

CNAME记录：定义域名的别名

text
www.example.com IN CNAME example.com.
a.example.com IN CNAME b.example.com.

MX记录：定义邮件服务器

text
;happy.example.com作为邮件服务器
IN MX happy.example.com.

;A记录描述邮件服务器IP
happy.example.com. IN A 123.123.123.123;

NS记录：定义提供dns信息的服务器

text
;定义为zhihu.com提供dns信息的服务器
zhihu.com. 52908 IN NS n24.dnsv5.com.

SOA记录：定义多个ns服务器中哪个是主服务器

text
; ns3,dnsv5.com. 是主服务器
IN SOA ns3.dnsv5.com. enterprise3dnsadmin.dnspod.com. 15947187885 3600180 1209600 180

TXT记录：提供文本信息

text
;zhihu.com提供的文本信息
zhihu.com. 600 IN TXT "m5g7qjk31l5d1hkq6m3zvcf6lg2f0h16"

1.7 DNS查询工具

dig(DNS look utility) 查询dns的小工具

nslookup 交互式查询域名服务工具

host(DNS look utility) 查询dns的小工具

1.8 host修改

编辑hosts文件 vim /etc/hosts
添加 3.3.3.3 www.baidu.com
ping www.baidu.com

结果

2. CDN

2.1 CDN是什么？

CDN (全称 Content Delivery Network)，即内容分发网络

构建在现有网络基础之上的智能虚拟网络，依靠部署在各地的边缘服务器，通过中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块，使用户就近获取所需内容，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度和命中率。CDN 的关键技术主要有内容存储和分发技术。

简单来讲，CDN 就是一个基于地理位置的分布式代理服务器/数据中心。它会根据用户位置分配最近的资源。

于是，用户在上网的时候不用直接访问源站，而是访问离他“最近的”一个 CDN 节点，术语叫边缘节点，其实就是缓存了源站内容的代理服务器。如下图：

2.2 CDN实现原理

当用户输入一个网址，浏览器会检查这个网址上所有资源的请求。以一个 js 文件为例

它首先会做 DNS 查询，通常在没有应用 CDN 时，会返回一个 ip 地址，浏览器直接根据 IP 地址请求 js 资源；应用 CDN 后，DNS 返回的不再是 IP 地址，而是一个CNAME(Canonical Name ) 别名记录
浏览器对别名做 CDN 查询，返回 CDN 智能 DNS 服务的 ip 地址
查询 CDN 智能调度 DNS ，它会根据以下情况，返回合适的边缘节点ip 给用户
- 地理位置，找相对最近的边缘节点
- 运营商网络，找相同网络的边缘节点
- 边缘节点的负载情况，找负载较轻的节点
- 节点的“健康状况”、服务能力、带宽、响应时间等
根据节点 ip 请求 js 文件，如果请求的资源

整体流程图如下：

2.3 缓存代理

缓存系统是 CDN 的另一个关键组成部分，缓存系统会有选择地缓存那些最常用的那些资源。

其中有两个衡量 CDN 服务质量的指标：

命中率：用户访问的资源恰好在缓存系统里，可以直接返回给用户，命中次数与所有访问次数之比
回源率：缓存里没有，必须用代理的方式回源站取，回源次数与所有访问次数之比

缓存系统也可以划分出层次，分成一级缓存节点和二级缓存节点。一级缓存配置高一些，直连源站，二级缓存配置低一些，直连用户。

回源的时候二级缓存只找一级缓存，一级缓存没有才回源站，可以有效地减少真正的回源。

现在的商业 CDN 命中率都在 90% 以上，相当于把源站的服务能力放大了 10 倍以上。

3. 小结

DNS就是个域名系统，负责将域名翻译成 ip 地址；CDN是一个基于地理位置的分布式代理服务器，会根据用户位置分配最近的资源，就是为了提高资源的访问速度。
两者都有缓存设计，DNS（浏览器缓存、操作系统缓存）、CDN（一节缓存、二级缓存）

参考文献

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