CN101764855A - 一种提供域名解析服务的方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信领域，公开了一种提供域名解析服务的方法，用以针对网络访问流量实现负载均衡，该方法为：接收客户端发送的包含指定域名的DNS请求消息，并将所述DNS请求消息转发至至少两个DNS服务器进行域名解析；所述至少两个DNS服务器归属于不同ISP；接收各DNS服务器返回的执行域名解析操作后获得的各网站服务器IP地址的响应消息；根据对应每一个网站服务器的各出口的当前空闲带宽，采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中进行选择，并将选择结果发往至所述客户端。这样，避免了网络系统中出现流量一边倒的现象，实现了负载均衡。本发明同时公开了一种出口网关设备、一种DNS中继设备和一种通信系统。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种提供域名解析服务的方法、装置及系统。
背景技术
DNS是域名系统(Domain Name System)的缩写，该系统用于命名从组织到域等层次结构中的计算机和网络服务。在Internet上，域名与IP地址之间是一对一或一对多的关系，域名虽然便于人们记忆，但各网络实体之间只能依靠IP地址相互识别，而域名与IP地址之间的转换工作称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，DNS服务器就是专门用于进行域名解析的服务器。在基于TCP/IP协议的Internet网络中，用户通过输入DNS名称查收需要访问的计算机或服务项目时，DNS服务器可以为用户提供所需的域名解析服务，将用户输入的DNS名称转换为相应的其他相关信息，如IP地址。
以用户输入域名www.abc.com为例。客户端根据本地cache.dns文件中记载的配置信息获得相应的DNS服务器地址，再将域名www.abc.com发往DNS服务器进行查询，DNS服务器接收上述查询请求后，查看区域文件记录，分析需要解析的域名，并返回www.abc.com对应的IP地址给客户端，客户端通过获得的IP地址与www.abc.com对应的WEB站点建立连接。
DNS中继服务器，又称DNS Relay，用于在用户进行DNS查询的时候将从客户端接收的DNS查询请求转发到相应的DNS服务器，然后将将查询结果返回给客户端。参阅图1所示，DNS中继服务器一般用在内网与Internet互联的出口网关设备上，如图1所示，DNS中继服务器的工作原理如下：
1、客户端(即内网用户)将DNS服务器的IP地址设置成本地网关的I地址P，然后，客户端发起域名为www.abc.com的DNS查询请求。
2、DNS中继服务器(即出口网关设备)收到DNS查询请求后，将该DNS域名解析服务请求消息转发至相应的DNS服务器。
3、DNS服务器作出应答，返回域名www.abc.com对应的IP地址1.1.1.1。
4、DNS中继服务器接收到DNS服务器返回的应答后，将该应答转发至客户端。
5、客户端根据获得的IP地址1.1.1.1访问域名为www.abc.com的网站服务器。
Internet一侧的互联网服务提供商(INTERNET SERVICE PROVIDER，ISP)经常发生变化，因此，若提供域名解析服务的DNS服务器的IP地址发生了改变，就需要将客户端上设置的DNS服务器地址进行相应修改，这样，会给用户的使用带来诸多不便。使用DNS中继服务器后，由于DNS中继服务器具有是自动学习DNS服务器地址的功能，因此，只需要将客户端上的DNS服务器地址设置为DNS中继服务器的地址，就可以避免地址的频繁修改，从而大大的方便了内网用户。
现有技术下，使用不同ISP服务的客户端之间互访的速度非常慢，如，使用电信ISP服务和网通ISP服务的客户端之间互访速度极慢。由于上述问题，各INTERNET内容提供商(INTERNET CONTENT PROVIDER，ICP)，为了用户能够快速访问自身提供的网页内容，通常会在各个ISP中部署镜像服务器。这样便会出现一个域名对应多个IP地址的情况，不同的IP地址由不同的ISP分配。相应地，很多具有DNS中继服务功能的出口网关设备，也会通过与多个ISP连接，来实现带宽的增加，每个ISP都对应一专属的DNS服务器地址。
目前，出口网关设备的DNS中继功能，仅能将客户端的域名查询请求转发至一个已配置的某ISP服务的DNS服务器，如，参阅图2所示，出口网关设备配置的DNS服务器为网通DNS服务器，那么，所有客户端发送的域名查询请求都会被转发至网通DNS服务器，因此，各客户端接收到网通DNS服务器链接返回的域名解析结果解析后，均会访问网通镜像服务器，使得网络中出现流量一边倒的现象，即基于网通ISP服务的承载链路超负荷，而基于电信ISP服务的承载链路空闲，显然，这会在网络中造成严重的链路负载不均衡，浪费了网络资源的同时，也影响了网络服务的质量。
发明内容
本发明实施例提供一种提供域名解析服务的方法、装置及系统，用以针对网络访问流量实现负载均衡。
本发明实施例提供的具体技术方案如下：
一种提供域名解析服务的方法，包括：
接收客户端发送的包含指定域名的域名解析服务请求消息，并将所述域名解析服务请求消息转发至至少两个域名解析DNS服务器进行域名解析；所述至少两个域名解析DNS服务器归属于不同互联网服务提供商ISP；
接收各DNS服务器返回的响应消息，所述响应消息中包含各DNS服务器执行域名解析操作后获得的各网站服务器的IP地址；
根据对应每一个网站服务器的各出口的当前空闲带宽，采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中进行选择，并将选择结果发往至所述客户端。
一种提供域名解析服务的装置，包括：
通信单元，接收客户端发送的包含指定域名的域名解析服务请求消息，并将所述域名解析服务请求消息转发至至少两个域名解析DNS服务器进行域名解析；所述至少两个域名解析DNS服务器归属于不同互联网服务提供商ISP；以及接收各DNS服务器返回的响应消息，所述响应消息中包含各DNS服务器执行域名解析操作后获得的各网站服务器的IP地址；
处理单元，用于根据对应每一个网站服务器的各出口的当前空闲带宽，采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中进行选择，并将选择结果发往至所述客户端。
一种出口网关设备，包括上述提供域名解析服务的装置。
一种通信系统，包括上述出口网关设备和DNS服务器。
一种DNS中继设备，包括上述提供域名解析服务的装置。
一种通信系统，包括如权10所述的域名解析服务中继设备、出口网关设备和DNS服务器，所述出口网关设备用于检测每一个网站服务器的各出口的当前空闲带宽，并上报至所述域名解析中继设备。
本发明实施例中，根据归属于不同ISP的DNS服务器返回的网站服务器IP地址所对应出口的空闲带宽，决定最终选择的某个ISP的网站服务器的IP地址，使得空闲带宽大的出口对应的IP地址被选中的机会，高于空闲带宽小的出口对应的IP地址被选中的机会，这样，访问流量到达出口网关设备时，就会被分配到空闲带宽大的出口，再从该空闲带宽大的出口连接至互联网；显然，采用这种方式可以针对网络访问流量有效地实现链路负载均衡，避免了网络系统中出现流量一边倒的现象，也避免了网络资源的浪费，在一定程度提高了网络服务的质量
附图说明
图1为现有技术下DNS中继服务器工作原理示意图；
图2A为本发明实施例中第一种网络环境示意图；
图2B为本发明实施例中口网关设备功能结构图；
图3A为本发明实施例中第二种网络环境示意图；
图3B为本发明实施例中DNS中继设备功能结构图；
图4为本发明实施例中出口网关设备为客户端提供域名解析服务流程图。
具体实施方式
在提供互联网服务的网络系统中，为了实现网络访问流量的链路负载均衡，本发明实施例中，接收客户端发送的包含指定域名的域名解析服务请求消息，并将所述域名解析服务请求消息转发至至少两个域名解析DNS服务器进行域名解析；所述至少两个域名解析DNS服务器归属于不同互联网服务提供商ISP；接收各DNS服.务器返回的响应消息，所述响应消息中包含各DNS服务器执行域名解析操作后获得的各网站服务器的IP地址；根据对应每一个网站服务器的各出口的当前空闲带宽，采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中进行选择，并将选择结果发往至所述客户端。
下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
参阅图2A所示，本发明实施例中，在第一种情况下，为内网用户提供互联网服务的网络系统内包括客户端、出口网关设备和DNS服务器，其中，
出口网关设备，用于接收客户端发送的包含指定域名的域名解析服务请求消息，并将所述域名解析服务请求消息转发至至少两个域名解析DNS服务器进行域名解析；所述至少两个域名解析DNS服务器归属于不同互联网服务提供商ISP；以及接收各DNS服务器返回的响应消息，所述响应消息中包含各DNS服务器执行域名解析操作后获得的各网站服务器的IP地址，再于根据对应每一个网站服务器的各出口的当前空闲带宽，采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中进行选择，并将选择结果发往至所述客户端；
DNS服务器，用于根据出口网关设备的指示对指定域名进行解析，获得相应的网站服务器的IP地址，并将该网站服务器的IP地址发往所述出口网关设备。
参阅图2B所示，本发明实施例中，出口网关设备包括通信单元10和处理单元11，其中，
通信单元10，用于接收客户端发送的包含指定域名的域名解析服务请求消息，并将所述域名解析服务请求消息转发至至少两个域名解析DNS服务器进行域名解析；所述至少两个域名解析DNS服务器归属于不同互联网服务提供商ISP，以及接收各DNS服务器返回的响应消息，所述响应消息中包含各DNS服务器执行域名解析操作后获得的各网站服务器的IP地址；
处理单元11，用于根据对应每一个网站服务器的各出口的当前空闲带宽，采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中进行选择，并将选择结果发往至所述客户端。
本发明实施例中，出口网关设备可以自动从各ISP分配的地址获取其相应的DNS服务器的IP地址，也可以由管理员预先配置在出口网关设备本地。
参阅图3B所示，本发明实施例中，在第二种情况下，为内网用户提供互联网服务的网络系统在包括客户端、DNS中继设备、出口网关设备和若干DNS服务器，其中，
DNS中继设备，用于接收客户端发送的包含指定域名的域名解析服务请求消息，并将所述域名解析服务请求消息转发至至少两个域名解析DNS服务器进行域名解析；所述至少两个域名解析DNS服务器归属于不同互联网服务提供商ISP，以及接收各DNS服务器返回的响应消息，所述响应消息中包含各DNS服务器执行域名解析操作后获得的各网站服务器的IP地址，再于根据出口网关设备上报的对应每一个网站服务器的各出口的当前空闲带宽，采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中进行选择，并将选择结果发往至所述客户端；
出口网关设备，用于检测每一个网站服务器的各出口的当前空闲带宽，并上报至DNS中继设备；
DNS服务器，用于根据中继设备的指示对指定域名进行解析，获得相应的网站服务器的IP地址，并将该网站服务器的IP地址发往所述中继设备。
本发明实施例中，中继设备可以自动从各ISP分配的地址获取其相应的DNS服务器的IP地址，也可以由管理员预先配置在中继设备本地。
参阅图3B所述，本发明实施例中，中继设备包括通信单元20和处理单元21，其中，
通信单元20，接收客户端发送的包含指定域名的域名解析服务请求消息，并将所述域名解析服务请求消息转发至至少两个域名解析DNS服务器进行域名解析；所述至少两个域名解析DNS服务器归属于不同互联网服务提供商ISP；以及接收各DNS服务器返回的响应消息，所述响应消息中包含各DNS服务器执行域名解析操作后获得的各网站服务器的IP地址；
处理单元21，用于根据出口网关设备上报的对应每一个网站服务器的各出口的当前空闲带宽，采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中进行选择，并将选择结果发往至所述客户端。
当然，上述通信单元10和处理单元21，通信单元20和处理单元21也可以作为独立的提供域名解析服务的装置而存在，并且将该装置设置在上述出口网关设备和DNS中继设备中进行使用，在此不再赘述。
基于上述网络架构，参阅图4所示，本发明实施例中以第一种情况为例，出口网关设备采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中进行选择，选定一网站服务器的IP地址，可以采用多种方法，例如，将所述各出口的当前空闲带宽进行比较，将空闲带宽最大的出口对应的网站服务器的IP地址作为选定的网站服务器的IP地址。
进一步地，较佳地，参阅图4所示，出口网关设备还可以采用设置分配单元的方法来选定网站服务器的IP地址，其具体包括：
步骤400：接收客户端发送的包含域名www.A.com的域名解析服务请求消息。
步骤410：判断本地是否缓存有上述域名www.A.com对应的网站服务器的IP地址？若是，则进行步骤440；否则，进行步骤420。
参阅表1所示，本发明实施例中，出口网关设备会将各DNS服务器曾经返回的网站服务器的IP地址对应其域名进行缓存，如表1所示，域名www.X.com对应IP1和IP2这两种IP地址，即说明使用IP1或IP2均可以访问到上述域名在采用不同ISP环境下对应的网站服务器。
表1
执行步骤410，是为了提高查询速度，在实际应用中，若为了提高信息的实时性和可靠性，也可以不执行步骤410，而是每次接收到域名解析服务请求消息后，都直接执行后续的步骤420，查询上述域名当前对应的各IP地址及相应出口，本实施例仅以执行步骤410为例进行介绍，并不限制在此种实现方式。
步骤420：接收到上述域名解析服务请求消息后，向至少两个域名解析DNS服务器进行域名解析；所述至少两个域名解析DNS服务器归属于不同ISP。
在本发明实施例中，出口网关设备上预设有一张保存有归属于各ISP的DNS服务器的列表，出口网关设备可以根据该DNS服务器列表中记录的DNS服务器的名称和地址，确定将从客户端接收的域名解析服务请求消息发往各个DNS服务器进行解析。例如，参阅图2所示，本发明实施例中，出口网关设备将接收的域名解析服务请求消息分别转发至使用电信ISP服务的DNS服务器(以下称为DNS服务器1)，以及使用网通SIP服务的DNS服务器(以下称为DNS服务器2)，指示DNS服务器1和DNS服务器2对域名解析服务请求消息中携带的域名www.A.com进行解析。
步骤430：接收各DNS服务器返回的响应消息，各响应消息中包含相应的DNS服务器执行域名解析操作后获得的网站服务器的IP地址。
参阅图2所示，本发明实施例中，DNS服务器1执行域名解析操作后返回的网站服务器的IP地址，是域名www.A.com在电信ISP下的镜像服务器的IP地址1.1.1.1，而DNS服务器2执行域名解析操作后返回的网站服务器的IP地址，是域名www.A.com在网通ISP下的镜像服务器的IP地址2.2.2.2。
出口网关设备获得对应域名www.A.com的IP地址1.1.1.1和2.2.2.2后，需要按照表1所示的方法将其进行缓存，在此不再赘述。
步骤440：根据获得的各网站服务器的IP地址所对应出口的空闲带宽，选定一网站服务器的IP地址。
步骤450：将选定的网站服务器的IP地址返回给客户端。
基于上述实施例，在步骤440中，出口网关设备根据获得的各网站服务器的IP地址所对应出口的空闲带宽，选定一网站服务器的IP地址具体实施方式如下：
空闲带宽用于表示访问某IP地址时所用出口当前可使用的带宽，空闲带宽需要出口网关设备在每次查询时实时动态地计算。本实施例中，空闲带宽＝出口总带宽-设定时长内平均占用带宽；例如，某出口的出口总带宽是100M，设定时长(如，过去1分钟)下载了600M流量的文件，那么，过去1分钟的平均占用带宽就是600M/60秒＝10Mbps，因此，该出口当前的空闲带宽是100M-10M＝90M。
本实施例中，设计一个分配器，包括32个分配单元(仅为举例)，编号依次为0～31，每个单元代表有一次被选中的机会，出口网关设备按照各出口的空闲带宽占用空闲总带宽的比例，为各出口划分上述分配单元，然后按照出口编号从小到大的顺序填充这些分配单元，填充的内容就是各DNS服务器返回的网站服务器的IP地址与对应的出口名称。接着，再根据客户端的源IP对32进行取余运算，将获得的结果作为编号，查找这个编号对应的分配单元，该分配单元内填充的IP地址即是选定的网站服务器的IP地址。
表2
| 编号 | 0 | 1 | ...... | 19 | 20 | ...... | 30 | 31 |
| 出口 | 出口1 | 出口1 | 出口1 | 出口1 | 出口2 | 出口2 | 出口2 | 出口2 |
| IP地址 | 1.1.1.1 | 1.1.1.1 | 1.1.1.1 | 1.1.1.1 | 2.2.2.2 | 2.2.2.2 | 2.2.2.2 | 2.2.2.2 |
举例说明如下：参阅表1所示，假设IP 1即为1.1.1.1，其对应的出口1的空闲带宽为50M，假设IP 2即为2.2.2.2，其对应的出口2的空闲带宽30M，那么，出口1和出口2占用分配器中的32个分配单元的情况具体如表2所示：
IP 1的占用比重为：50/(50+30)＝5/8，乘以32，占用20个分配单元，因此，IP2的占用比重为3/8，占用12个分配单元。
假设客户源源IP为3.3.3.1，16进制表示为0x03030301，转换为10进制为50529025，对32取余为1，从而取出口1，IP为1.1.1.1；
假定IP地址连续的32个请求者：3.3.3.1、3.3.3.2、...、3.3.3.32，重复上述步骤，取余结果为1、2、3、......、31、0，均匀分布在32个分配单元上。因此，走出口1：1.1.1.1的内网用户为20个，走出口2：2.2.2.2的内网用户为12个，从而达到根据出口空闲带宽进行负载均衡的效果。
出口网关设备采用上述方式为客户端选择与其查询的域名相对应的网站服务器的IP地址，可以令空闲带宽大的出口对应的IP地址被选中的机会，高于空闲带宽小的出口对应的IP地址被选中的机会，客户端接收到出口网关返回的DNS应答消息中携带的IP地址后，就开始访问该IP地址对应的网站服务器了，这样，访问流量到达出口网关设备时，就会被分配到空闲带宽大的出口，再从该空闲带宽大的出口连接至互联网；显然，采用这种方式可以针对网络访问流量有效地实现负载均衡，避免了网络系统中出现流量一边倒的现象，也避免了网络资源的浪费，在一定程度提高了网络服务的质量。另一方面，如果某条ISP链路出现故障，那么，出口网关设备从该链路发出的域名解析服务请求消息将不会得到应答，这样就避免了后续报文从故障链路对应的出口发出，从而在一定程度上起到了自动检测链路连通性的功能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明中的实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明实施例中的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明中的实施例也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种提供域名解析服务的方法，其特征在于，包括：
接收客户端发送的包含指定域名的域名解析服务请求消息，并将所述域名解析服务请求消息转发至至少两个域名解析DNS服务器进行域名解析；所述至少两个域名解析DNS服务器归属于不同互联网服务提供商ISP；
接收各DNS服务器返回的响应消息，所述响应消息中包含各DNS服务器执行域名解析操作后获得的各网站服务器的IP地址；
根据对应每一个网站服务器的各出口的当前空闲带宽，采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中进行选择，并将选择结果发往至所述客户端。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中进行选择，选定一网站服务器的IP地址，包括：
将所述各出口的当前空闲带宽进行比较，将空闲带宽最大的出口对应的网站服务器的IP地址作为选定的网站服务器的IP地址。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中进行选择，选定一网站服务器的IP地址，包括：
设置一分配器，并为该分配器内包括的设定数目的分配单元依次编号；
按照各出口的空闲带宽占空闲总带宽的比例，为各出口分配相应数目的分配单元，并将各出口对应的IP地址设置在相应的分配单元内；
根据客户端源IP地址对所述分配单元的数目进行取余操作，获得取余结果，将编号与所述取余结果匹配的分配单元内设置的IP地址确定为选定的网站服务器的IP地址。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述出口的空闲带宽为该出口的总带宽与设定时长内平均占用带宽的差值。
5.一种提供域名解析服务的装置，其特征在于，包括：
通信单元，接收客户端发送的包含指定域名的域名解析服务请求消息，并将所述域名解析服务请求消息转发至至少两个域名解析DNS服务器进行域名解析；所述至少两个域名解析DNS服务器归属于不同互联网服务提供商ISP；以及接收各DNS服务器返回的响应消息，所述响应消息中包含各DNS服务器执行域名解析操作后获得的各网站服务器的IP地址；
处理单元，用于根据对应每一个网站服务器的各出口的当前空闲带宽，采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中进行选择，并将选择结果发往至所述客户端。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理单元采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中选定一网站服务器的IP地址时，将所述各出口的当前空闲带宽进行比较，并将空闲带宽最大的出口对应的网站服务器的IP地址作为选定的网站服务器的IP地址。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理单元采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中选定一网站服务器的IP地址时，计算所述各出口的当前空闲带宽占空闲总带宽的比例，当所占比例最大的出口对应的网站服务器的IP地址作为选定的网站服务器的IP地址。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理单元采用各出口负载均衡原则在获得的各网站服务器的IP地址中选定一网站服务器的IP地址时，设置一分配器，并为该分配器内包括的设定数目的分配单元依次编号，再按照各出口的空闲带宽占空闲总带宽的比例，为各出口分配相应数目的分配单元，并将各出口对应的IP地址设置在相应的分配单元内，以及根据客户端源IP地址对所述分配单元的数目进行取余操作，获得取余结果，将编号与所述取余结果匹配的分配单元内设置的IP地址确定为选定的网站服务器的IP地址。
9.一种出口网关设备，其特征在于，包括如权5～8任一所述的提供域名解析服务的装置。
10.一种通信系统，其特征在于，包括如权9所述的出口网关设备和DNS服务器。
11.一种DNS中继设备，包括如权5～8任一所述的提供域名解析服务的装置。
12.一种通信系统，其特征在于，包括如权10所述的域名解析服务中继设备、出口网关设备和DNS服务器，所述出口网关设备用于检测每一个网站服务器的各出口的当前空闲带宽，并上报至所述域名解析中继设备。
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