CN102480529A - 实现广域网负载均衡的域名解析方法及域名解析服务器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种实现广域网负载均衡的域名解析方法，包括以下步骤：设置网络监测进程周期性对各接入链路或各网络服务器的状态参数进行采集；由网络监测进程根据采集得到的状态参数计算各接入链路或各网络服务器的负载指数；由网络监测进程根据计算得到的负载指数调整优化域名系统DNS资源记录配置文件；设置DNS服务进程根据DNS资源记录配置文件进行DNS解析。本发明还提出一种对应上述方法的域名解析服务器。本发明技术方案提供的实现广域网负载均衡的域名解析方法及域名解析服务器使访问用户能够链接至可提供最好服务的接入链路或网络服务器，从而实现负载均衡。

Description

实现广域网负载均衡的域名解析方法及域名解析服务器
技术领域
本发明涉及DNS(Domain Name System，域名系统)技术，特别涉及一种实现广域网负载均衡的域名解析方法及域名解析服务器。
背景技术
随着互联网的迅猛发展，对于网络服务器的访问从最开始直接输入IP地址的方式，过渡到后来在本地主机添加写有网络服务器和IP地址映射关系的hosts文件的方式，一直演变到今天使用DNS服务器(域名解析服务器)对网络服务器域名和IP(Internet Protocol，互联网协议)地址进行管理和自动转换的方式。另一方面，为保证自身服务防问的连续可用性，目前大多数信息服务商都已经采用多ISP(Internet Service Provider，互联网服务提供商)接入链路和网络服务器集群的方式来应对网络用户的巨量访问和请求。如此一来，如何利用DNS将网络用户的请求和访问合理地分配到多条链路或多个网络服务器上，以达到网络服务器的负载均衡，便成为业内日益关注的问题。
利用DNS轮询方式可以实现简单的负载均衡，在该方式下，如果DNS服务器的数据库文件中针对同一主机名配置了对应于多个网络服务器的多个IP地址，那么DNS服务器在域名解析的过程中，将随机挑选一个地址返回给用户，因此每台网络服务器被连接的几率在理论上是相等的，从而实现一定意义上的负载均衡。但由于DNS资源记录(用来记录主机名与IP地址对)的TTL(Time to Live，生存时间)的存在，当用户本地DNS服务器从权威DNS服务器获得资源记录后，权威DNS服务器返回给用户的地址信息会在用户的本地DNS服务器上持续一段时间，进而会使得该用户在将来一段时间的访问都集中在一台主机上，因此这种方式实际上并未真正地实现集群中每台服务器负载的一致性。另外，这种随机的DNS轮询方式也未考虑到网络服务器的当前运行状况，具有一定的盲目性。
现有技术中还有一种实现负载均衡的智能DNS方式，在该方式下，DNS服务器会根据当前请求访问的用户IP地址判断用户所处的位置，并综合即时监测到的链路或网络服务器负载状况，将最邻近用户以及性能最佳的网络服务器的地址返回给用户。这种智能DNS方式针对当前的某个访问来说，能够实现很大程度上的负载均衡，但对于大量并发的访问或数据流量来说则很难体现出负载均衡的效果，在DNS服务器上处理起来效率也相对低下。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现广域网负载均衡的域名解析方法及域名解析服务器，以解决现有技术中类似技术存在的上述问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案提供一种实现广域网负载均衡的域名解析方法，包括以下步骤：
S1、设置网络监测进程周期性对各接入链路或各网络服务器的状态参数进行采集；
S2、由所述网络监测进程根据步骤S1采集得到的状态参数计算所述各接入链路或所述各网络服务器的负载指数值或负载指数短期预测值；
S3、由所述网络监测进程根据步骤S2计算得到的负载指数值或负载指数短期预测值调整优化域名系统DNS资源记录配置文件；
S4、设置DNS服务进程根据所述DNS资源记录配置文件进行DNS解析。
本发明的技术方案还提出一种实现广域网负载均衡的域名解析服务器，包括网络监测进程模块、DNS服务进程模块以及用于存储DNS资源记录配置文件的资源记录存储模块；
所述网络监测进程模块进一步包括：
状态参数采集单元，用于对各接入链路或各网络服务器的状态参数进行采集；
负载指数计算单元，用于根据所述状态参数采集单元采集得到的状态参数计算所述各接入链路或所述各网络服务器的负载指数值或负载指数短期预测值；
资源记录优化单元，用于根据所述负载指数计算单元计算得到的负载指数值或负载指数短期预测值调整优化所述资源记录存储模块中的DNS资源记录配置文件；
所述DNS服务进程模块用于根据所述资源记录存储模块中的DNS资源记录配置文件进行DNS解析。
本发明技术方案提供的实现广域网负载均衡的域名解析方法及域名解析服务器通过设置网络监测和DNS服务两个进程，由网络监测进程对接入链路或网络服务器的负载状况进行评估，并据此对DNS资源记录配置文件进行优化调整，DNS服务进程则根据优化后的配置文件进行域名解析，使防问用户能够链接至可提供最好服务的接入链路或网络服务器，从而实现真正的负载均衡。
附图说明
图1为本发明实现广域网负载均衡的域名解析方法实施例一流程图；
图2为本发明实现广域网负载均衡的域名解析方法实施例二流程图；
图3为本发明实现广域网负载均衡的域名解析服务器实施例结构图。
具体实施方式
下面将结合附图详细介绍本发明基于内置式平台手机的文本显示方法及应用该方法的装置。
图1为本发明实现广域网负载均衡的域名解析方法实施例一流程图，如图所示，本实施例的域名解析方法包括步骤S101～S104。
S101、设置网络监测进程周期性对各接入链路或服务器集群中各网络服务器的状态参数进行采集；
本发明实现广域网负载均衡的域名解析方法在域名解析服务器上同时设置网络监测和DNS服务两个进程配合完成域名解析。本步骤中即由网络监测进程按照预设的周期对接入链路或网络服务器的状态参数进行采集。其中，接入链路的状态参数包括但不限于网络接口流量及延时，网络服务器的状态参数包括但不限于主机CPU时间、内存使用率、磁盘空间及服务程序的可用性。
S102、由网络监测进程根据步骤S101采集得到的状态参数计算各接入链路或各网络服务器的负载指数值或负载指数短期预测值；
在经步骤S101采集得到反映网络状况的参数值后，网络监测进程继续根据这些参数对上述各接入链路或各网络服务器的负载状况进行定量分析，包括通过特定的数学方法，例如后文中将提到的时间序列分析算法、回归分析算法及BP(Back Prorogation，后向传播)神经网络算法，计算得出各接入链路或各网络服务器的实时负载指数值或负载指数短期预测值。
S103、由网络监测进程根据步骤S102计算得到的负载指数值或负载指数短期预测值调整优化域名系统DNS资源记录配置文件；
DNS资源记录配置文件通常仅记录有主机名与IP地址的对应关系表，但本实施例中DNS资源记录配置文件中还存储有各接入链路或各网络服务器的优先级队列。例如，同一个IDC(Internet Data Center，互联网数据中心)或服务器集群，有着不同的ISP接入链路，当不同ISP接入链路下的用户访问请求到达时，应尽可能的将与用户ISP一致的服务IP地址返回给用户DNS。本实施例中网络监测进程在经过步骤S102计算得到各接入链路或各网络服务器的负载指数值或负载指数短期预测值后，即可以根据这些值对DNS资源记录配置文件进行调整优化。具体例如，可以根据负载指数值或负载指数短期预测值由高至低，在DNS资源记录配置文件的优先级队列中将各接入链路或各网络服务器由后向前排列，从而使得负载指数越低的接入链路或网络服务器在优先级队列中越靠前排列、优先级越高。
S104、设置DNS服务进程根据调整优化后的DNS资源记录配置文件进行DNS解析。
在经过步骤S101～S103由网络监测进程根据网络负载状况对DNS资源记录配置文件进行调整优化之后，DNS服务进程即可以根据优化后的DNS资源记录配置文件进行DNS解析工作。具体例如，在收到用户的网络访问请求后，可以根据DNS资源记录配置文件将优先级队列中优先级最高，也即当前负载指数或短期预测负载指数最低的接入链路或网络服务器所对应的IP地址返回给用户。另外，如步骤S101中所述，网络监测进程是按照预设的周期对各状态参数进行采集，由此可见，其后步骤S102的负载指数计算以及步骤S103的DNS资源记录配置文件优化也是按照预设的周期进行，从而保证了本步骤S104中DNS解析所依据的DNS资源记录配置文件能够及时反映网络的负载状况。
由上述实施例可知，本发明实现广域网负载均衡的域名解析方法由网络监测进程和DNS服务进程两个部分组成，两个进程同时运行在同一台DNS服务器上，网络监测进程周期性对接入链路或网络服务器的负载状况进行评估并据此更新优化DNS资源记录配置文件，DNS服务进程则根据周期性更新的配置文件执行DNS解析，两个进程相互独立但又通过DNS资源记录配置文件构成一种松耦合的关系。
图2为本发明实现广域网负载均衡的域名解析方法实施例二流程图，该图更加清楚地显示了网络监测进程(S211～S215)与DNS服务进程(S221～S224)通过DNS资源记录配置文件200相耦合的关系，各步骤结合附图详述如下。
网络监测进程(S211～S215)：
S211、读取配置文件；
网络监测进程随DNS服务器启动后，读取配置文件，确定需要探测的对象和探测周期。具体的探测对象例如网络接口流量、延时，主机CPU时间、内存使用率、磁盘空间及服务程序可用性等等。
S212、采集网络状态参数；
在确认探测对象及探测周期后，网络监测进程即开始按照预设周期对各接入链路或各网络服务器的状态参数进行采集。
S213、计算负载指数；
网络监测进程根据步骤S212采集到得数据进行综合分析，利用时间序列分析算法、回归分析算法或BP神经网络算法计算得出各接入链路或各网络服务器的负载指数值或负载指数短期预测值，以决定提供服务的网络服务器或接入链路的优先级队列，实现DNS资源记录配置文件的调整优化。
S214、调整优化DNS资源记录配置文件；
网络监测进程根据步骤S213的计算结果对DNS资源记录配置文件200进行调整优化，具体可如上述实施例一步骤S103所述，根据实时负载指数值或负载指数短期预测值由高至低，在DNS资源记录配置文件200的优先级队列中将各接入链路或各网络服务器由后向前排列，从而使得负载指数越低的接入链路或网络服务器在优先级队列中越靠前排列、优先级越高。
S215、记录日志；
根据需要，网络监测进程可以将本次步骤S212～S214的操作写入记录日志，以备后续的查询调用。随后即按照预设的周期返回步骤S212进行下次操作。
DNS服务进程(S221～S224)：
S221、读取配置文件；
与网络监测进程类似，在DNS服务器启动后，DNS服务进程随即读取初始的配置文件，以确认其工作模式(例如主DNS或辅DNS工作模式)、运行方式等等。
S222、读取DNS资源记录配置文件；
在收到用户的网络访问请求后，DNS服务进程即可以读取由网络监测进程周期性更新的DNS资源记录配置文件200，获得网络服务器主机名与IP地址之间的对应关系表，以及优化后的网络服务器或接入链路的优先级队列。
S223、执行DNS解析；
在读取优化后的DNS资源记录配置文件200之后，DNS服务进程即可以执行DNS解析操作，具体包括，将优先级队列中优先级最高，也即当前负载指数或短期预测负载指数最低的接入链路或网络服务器所对应的IP地址返回给用户。
S224、判断DNS资源记录生存时间是否届满；
在将IP地址返回给用户的同时，DNS服务进程将在DNS服务器上保存本次解析所调用资源记录的生存时间；在生存时间之内，针对不同用户所发起的访问请求，将返回主机的同一IP地址给用户，此时直接返回步骤S223进行DNS解析即可；而在生存时间届满后，DNS服务进程则返回步骤S222进行DNS资源记录配置文件200的读取，再执行如步骤S223所述的DNS解析。
由以上两个实施例可知，本发明技术方案提供的实现广域网负载均衡的域名解析方法通过设置网络监测和DNS服务两个进程，由网络监测进程对接入链路或网络服务器的负载状况进行评估，并据此对DNS资源记录配置文件进行优化调整，DNS服务进程则根据优化的配置文件进行域名解析，使防问用户能够链接至可提供最好服务的接入链路或网络服务器，从而实现真正意义上的负载均衡。
下面将对上述实施例一步骤S102及实施例二步骤S213中计算负载指数值的算法加以进一步介绍，具体包括时间序列分析算法、回归分析算法及BP神经网络算法。
时间序列分析算法
根据步骤S101或步骤S212所采集的状态参数使用时间序列分析算法可计算得出各接入链路或各网络服务器的负载指数短期预测值。
时间序列分析主要可以用来分析网络接口的流量变化趋势，采用窗口移动平均或移动加权平均来预测短期内网络接口的流量。如果用服务器负载指数取代网络接口的流量，那么所获得的曲线图将是服务器负荷变化的趋势。至于服务器负载指数则可采取下文的回归分析算法和BP神经网络算法进行评估。
回归分析算法
根据采集的状态参数使用回归分析算法可利用负载指数多元方程组(1)计算得出各接入链路或各网络服务器的实时负载指数值。
y＝c(c0+c1x1+c2x2...+cnxn)    (1)
其中，y为所述实时负载指数值，x1～xn为各个所述状态参数(网络接口流量，设备或服务器CPU时间、内存使用率、磁盘空闲空间、响应时间等等)；c0～cn为根据历史数据得到的经验权值，具体可以利用已有经验数据的回归分析获得，从而得到链路或服务器的负载指数相关于设备状态参数的评估方程；另外，方程中的c则用于标识接入链路的通断、网络服务器的宕机与否以及服务进程的正常运行与否，例如，在接入链路通信中断或服务器及服务进程停止时，c的取值为0或无穷大，以表示此链路或服务器不可用。
BP神经网络算法
根据状态参数使用BP反向传播神经网络算法可计算各接入链路或各网络服务器的实时负载指数值或负载指数短期预测值；其中，神经网络的输入为各个状态参数，神经网络的节点函数及链路权值则根据历史数据进行选取。
前述的回归分析算法在评估的准确性上有其局限性，而神经网络评估方法在这方面具有更多的优势。在监测主机或DNS服务器拥有较高配置的情况下，对链路和服务器的负载指数评估可以采用神经网络方法。例如，可以将网络接口流量、设备或服务器CPU时间、内存使用率、磁盘空闲空间、响应时间等状态参数作为神经网络的多个输入，在通过网络运算后，在输出层相应输出端获得链路或服务器的负载指数。其中，神经网络的节点函数可以采用sgn函数或sigmoid函数等，链路权值则可以利用已有经验数据训练获得。
本发明还提供一种实现广域网负载均衡的域名解析服务器，如图3所示，其在本实施例中包括网络监测进程模块31、DNS服务进程模块32以及用于存储DNS资源记录配置文件的资源记录存储模块33。其中，网络监测进程模块31进一步包括：状态参数采集单元311，用于对各接入链路或各网络服务器的状态参数进行采集；负载指数计算单元312，用于根据状态参数采集单元311采集得到的状态参数计算各接入链路或各网络服务器的实时负载指数值或负载指数短期预测值；资源记录优化单元313，用于根据负载指数计算单元312计算得到的实时负载指数值或负载指数短期预测值调整优化资源记录存储模块33中的DNS资源记录配置文件。DNS服务进程模块32则根据资源记录存储模块33中的DNS资源记录配置文件进行DNS解析。
进一步具体来说，资源记录存储模块33中的DNS资源记录配置文件存储有各接入链路或各网络服务器的优先级队列；则网络监测进程模块31的资源记录优化单元313根据实时负载指数值或负载指数短期预测值由高至低，在优先级队列中将各接入链路或各网络服务器由后向前排列；而收到用户的网络访问请求后，DNS服务进程模块32即根据DNS资源记录配置文件将优先级队列中优先级最高的接入链路或网络服务器所对应的IP地址返回给用户。
由以上描述可知，本实施例装置中各模块执行的功能与上述本发明的方法实施例一的各处理步骤相对应。因此，在阅读本申请的说明书后能够很好理解，本实施例的装置完全可以用来执行上述本发明方法的各实施例的所有处理，此处不再加以赘述。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种实现广域网负载均衡的域名解析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设置网络监测进程周期性对各接入链路或各网络服务器的状态参数进行采集；
S2、由所述网络监测进程根据步骤S1采集得到的状态参数计算所述各接入链路或所述各网络服务器的负载指数值或负载指数短期预测值；
S3、由所述网络监测进程根据步骤S2计算得到的负载指数值或负载指数短期预测值调整优化域名系统DNS资源记录配置文件；
S4、设置DNS服务进程根据所述DNS资源记录配置文件进行DNS解析。
2.如权利要求1所述实现广域网负载均衡的域名解析方法，其特征在于，步骤S2包括：根据所述状态参数使用时间序列分析算法计算所述各接入链路或所述各网络服务器的负载指数短期预测值。
3.如权利要求1所述实现广域网负载均衡的域名解析方法，其特征在于，步骤S2包括：根据所述状态参数使用回归分析算法利用负载指数多元方程组(1)计算所述各接入链路或所述各网络服务器的负载指数值，
y＝c(c0+c1x1+c2x2...+cnxn)        (1)
其中，y为所述实时负载指数值，x1～xn为各个所述状态参数，c0～cn为根据历史数据得到的经验权值，c为标识接入链路的通断、网络服务器的宕机与否以及服务进程的正常运行与否的值。
4.如权利要求1所述实现广域网负载均衡的域名解析方法，其特征在于，步骤S2包括：根据所述状态参数使用BP反向传播神经网络算法计算所述各接入链路或所述各网络服务器的负载指数值和/或负载指数短期预测值；其中，神经网络的输入为各个所述状态参数，神经网络的节点函数及链路权值则根据历史数据进行选取。
5.如权利要求2～4任一项所述实现广域网负载均衡的域名解析方法，其特征在于，所述接入链路的状态参数包括网络接口流量及延时；所述网络服务器的状态参数包括主机CPU时间、内存使用率、磁盘空间及服务程序可用性。
6.如权利要求1～4任一项所述实现广域网负载均衡的域名解析方法，其特征在于，所述DNS资源记录配置文件存储有所述各接入链路或所述各网络服务器的优先级队列；则
步骤S3包括：
由所述网络监测进程根据所述负载指数值或负载指数短期预测值由高至低，在所述优先级队列中将所述各接入链路或所述各网络服务器由后向前排列；
步骤S4包括：
收到用户的网络访问请求后，由所述DNS服务进程根据所述DNS资源记录配置文件将所述优先级队列中优先级最高的接入链路或网络服务器所对应的IP地址返回给用户。
7.一种实现广域网负载均衡的域名解析服务器，其特征在于，包括网络监测进程模块、DNS服务进程模块以及用于存储DNS资源记录配置文件的资源记录存储模块；
所述网络监测进程模块进一步包括：
状态参数采集单元，用于对各接入链路或各网络服务器的状态参数进行采集；
负载指数计算单元，用于根据所述状态参数采集单元采集得到的状态参数计算所述各接入链路或所述各网络服务器的负载指数值或负载指数短期预测值；
资源记录优化单元，用于根据所述负载指数计算单元计算得到的负载指数值或负载指数短期预测值调整优化所述资源记录存储模块中的DNS资源记录配置文件；
所述DNS服务进程模块用于根据所述资源记录存储模块中的DNS资源记录配置文件进行DNS解析。
8.如权利要求7所述实现广域网负载均衡的域名解析服务器，其特征在于，所述接入链路的状态参数包括网络接口流量及延时；所述网络服务器的状态参数包括主机CPU时间、内存使用率、磁盘空间及服务进程可用性。
9.如权利要求7或8所述实现广域网负载均衡的域名解析服务器，其特征在于，所述DNS资源记录配置文件存储有所述各接入链路或所述各网络服务器的优先级队列；则
所述资源记录优化单元根据所述负载指数值或负载指数短期预测值由高至低，在所述优先级队列中将所述各接入链路或所述各网络服务器由后向前排列；
所述DNS服务进程模块，在收到用户的网络防问请求后，根据所述DNS资源记录配置文件将所述优先级队列中优先级最高的接入链路或网络服务器所对应的IP地址返回给用户。
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