CN105721552B - 一种基于dns实现动态负载均衡的方法及dns系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种基于DNS实现动态负载均衡的方法，采用Client/Server架构，其中，Server端运行于DNS服务器端，Client端运行于业务服务器,所述Client端向Server端发送业务服务器的状态信息,所述Server端接收Client端发送的业务服务器状态信息，并根据该信息调整DNS配置。本发明通过在DNS上设立Server端，在业务服务器上设立Client端，Server端与Client端通信连接后，Client端将业务服务器的负载状况以及其他信息，发送至Server端，Server端通过都Client端上传的信息进行分析，对比于平均负载量，增加或减少某一具体业务服务器的负载量。通过这一技术方案，能够使连接在DNS上的多台业务服务器的负载趋于平衡，真真意义上实现了个服务器之间的负载平衡。

Description

一种基于DNS实现动态负载均衡的方法及DNS系统

技术领域

本发明涉及计算机业务分配领域，特别是一种基于DNS实现动态负载均衡的方法。

背景技术

DNS(Doma in Name System，域名系统)，因特网上作为域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使用户更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。通过主机名，最终得到该主机名对应的IP地址的过程叫做域名解析。

由于用户主机向DNS发起解析域名的请求，再由DNS向用户发送具体的业务服务器的IP地址，然后用户主机通过IP地址访问具体业务服务器。在这一过程中我们就可以看出，DNS实际具有合理分配各服务器业务访问量的潜能，现有技术中，DNS被用于负载均衡实现。

但现有技术中DNS实现负载均衡，存在一些固有的障碍，主要有一下两点：(1)DNS只是静态的将域名映射到具体的服务器IP，但不感知服务器当前的状态，如果服务器已处于异常状态，DNS仍将业务引导过来，除非手动进行配置更改。(2)DNS的映射策略，是根据配置文件中各服务器的比列划分，也是静态的，并不能根据服务器运行时的真实负载进行动态调整。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于DNS实现动态负载均衡的方法，采用Server/Client架构，将Server端与Client端分别设置在DNS与业务服务器上，通过两者之间的相互通讯，使DNS了解具体服务器的状态，并调整业务服务器的负载量，实现业务服务器的动态负载均衡。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于DNS实现动态负载均衡的方法，采用Server/Client架构，其中，Server端运行于DNS服务器端，Client端运行于业务服务器；所述Client端向Server端发送业务服务器的状态信息；所述Server端接收Client端发送的业务服务器状态信息，并根据该信息调整DNS配置。

进一步地，所述Client端向Server端发送业务服务器的状态信息包括：业务服务器当前的负载情况、心跳消息、业务服务器的增或业务服务器的删减信息。

更进一步地，所述业务服务器当前的负载情况包括：CPU占用率、网卡连接数量、网口流量或内存占用率。

更进一步地，所述Server端设定通讯中断时限；所述Server端在设定的中断时限内未收到Client端发送的心跳消息，则在Server端进程中调整DNS配置；所述Server端进程中止向失联Client端发送新的业务请求。

更进一步地，所述新Client端请求接入Server端时，所述Server端记录新接入Client端的注册信息；所述Server端将新接入的Client端增加到DNS配置文件中，所述Server端进程分配业务给新接入的Client端。

更进一步地，所述Client端向Server端发起注销请求时，所述Server端进程终止向该Client端发送新的业务请求；所述Server端根据请求注销的Client端发送的负载情况，判断Client端业务进程是否完结，若否，则等待Client端业务进程完结；若是，则将Client端从DNS配置文件中删除。

更进一步地，所述Server端根据业务服务器当前的负载情况调整DNS配置包括：根据CPU占用率调整；所述Server端设定多个CPU占用率区间，并为每一CPU占用率区间设定对应的承载业务量；所述Server端根据Client端上传的CPU占用率，确定该业务服务器的CPU占用率位于哪一区间；所述Server端调整DNS配置，向Client端配置对应的承载业务量。

更进一步地，所述Server端根据业务服务器当前的负载情况调整DNS配置还包括：根据网卡连接数量调整；所述Server端收集与其连接的多个Client端网卡连接数量，并计算平均值；所述Server端将Client端上传的网卡连接数量与平均值做比，将比值划分为多个区间，为每一区间设定对应的承载业务量；所述Server端根据Client端网卡连接数量的比值所在的区间，向Client端配置对应的承载业务量。

更进一步地，所述Server端根据业务服务器当前的负载情况调整DNS配置还包括：根据网口流量调整；所述Server端收集与其连接的多个Client端网口流量，并计算平均值；所述Server端将Client端上传的网口流量与平均值做比，将比值划分为多个区间，为每一区间设定对应的承载业务量；所述Server端根据Client端网口流量的比值所在的区间，向Client端配置对应的承载业务量。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种DNS系统，包括DNS与业务服务器，所述DNS与业务服务器之间采用以上文件所述基于DNS实现动态负载均衡的方法进行业务配置。

本发明的有益效果：本发明通过在DNS上设立Server端，在业务服务器上设立Client端，Server端与Client端通信连接后，Client端将业务服务器的负载状况以及其他信息，发送至Server端，Server端通过都Client端上传的信息进行分析，对比于平均负载量，增加或减少某一具体业务服务器的负载量。通过这一技术方案，能够使连接在DNS上的多台业务服务器的负载趋于平衡，真真意义上实现了个服务器之间的负载平衡。

附图说明

图1为本发明结构框图；

图2为本发明Server端中止向Client端分配新业务示意图；

图3为本发明根据CPU占用率调整配置流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，一种基于DNS实现动态负载均衡的方法，采用Client/Server架构，其中，Server端200运行于DNS服务器100，Client端300运行于业务服务器400，Client端向Server端发送业务服务器的状态信息，Server端接收Cliet端发送的业务服务器状态信息，并根据该信息调整DNS配置。

其中，Client/Server结构(C/S结构)是大家熟知的客户机和服务器结构。它是软件系统体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销。在Client/Server结构的系统中，应用程序分为客户端和服务器端两大部分。客户端部分为每个用户所专有，而服务器端部分则由多个用户共享其信息与功能。这种体系结构由多台计算机构成，它们有机地结合在一起，协同完成整个系统的应用，从而达到系统中软、硬件资源最大限度的利用。在本发明中Client运行于业务服务器端，作为软件模块称之为Client端。Server运行于DNS服务器端，称之为Server端。

其中，业务服务器为具体执行用户请求任务的服务器，不具体为任意一种服务器。根据不同的应用场景，业务服务器包括(不限于)：入门级服务器、工作组服务器、部门级服务器或企业级服务器。

本实施方式中，Client端向Server端发送业务服务器的状态信息包括(不限于)：业务服务器当前的负载情况、心跳消息、业务服务器的增或业务服务器的删减信息。

其中，心跳消息(Heartbeat Message)是一种发送源发送到接收方的消息，这种消息可以让接收方确定发送源是否以及何时出现故障或终止。通常，心跳消息从发送源启动时开始发送，直到发送源关闭，期间发送源会不间断的发送周期性或重复消息。当接收方在某个消息接收周期内未收到消息，接收方可能会认为发送源已经关闭、出现故障、或者当前不可用。在本实施方式中，Client端在一定时间内向Server端发送双方约定的心跳信息，约定的心跳信息能够是经过加密的字符串，Client端通过不断重复发送心跳信息，告诉Server端自己还在正常运行，Server端接收到该心跳信息后，会向Client端分配新的业务。如图2所示，Server端在一定时限内未收到Client端发送的心跳信息，则判定该Client端失联，并重新配置DNS文件，中止向Client端发送新的业务请求，直至重新收到该Client端的心跳信息。

在一些实施方式中，虽然Client端能够向Server端发送心跳信息，但这并不能保证Client端的任务进程一定是正常运行的，Client端在执行程序卡顿的情况下，依然能够执行向Server端发送心跳信息的指令，为了确定向Server端发送的心跳信息的真实性。Client端对要进行的任务进程添加监控，具体是：Client端对要进行的任务进程添加监控，具体是：业务服务器任务进程作为客户端与Client端进程建立Socket连接，定时发送一个消息给Client进程，表示自己正常运行。其中，Socket为计算机专业术语，表述网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。Client端在确定业务进程正常运行后才向Server端发送心跳信息，如果在进程异常时，Client端中止向Server端发送心跳信息，等待业务进程正常时，恢复向Server端发送心跳信息。

在一些实施方式中，心跳消息实现方式为：在运行进程前，向将运行的代码中加入监控函数，监控函数对于整个代码来说无任何意义，只是在代码运行至监控函数位置时，对该函数进行运行并计算出结果，Client端通过一个外部接口，调用监控函数查看该函数是否被运行，如果函数有计算结果，则证明该函数被运行，进程正常，如果函数无结果则证明业务进程出现卡顿。业务进程中监控函数被反复执行，Client端定期调用该监控函数，能够确定进程是否正常。

在一些实施方案中，心跳消息实现方式为：Client端对任务进程的监控是这样的：Client通过系统接口，如在linux下使用ps命令，windows下使用tasklist，可以查看当前系统中运行的进程任务列表，从而判断对应的任务进程是否还在运行中。

在另一些实施方案中，心跳消息实现方式为：Client端提供一个可供外部调用的接口函数，此函数调用参数为空，没有返回值，调用此函数，函数会在内部修改一个标志的值，表示此函数从外部被调用了。Client将这个函数提供给任务进程，任务进程定期的调用这个函数设置标志的值为true，Client定期的检查这个标志值，并将标志值又设置回false，等待任务进程后续再进行修改。以这种信息交互的方式达到Client监控任务进程运行状态的目的。

在本实施方式中，当有新的业务服务器与DNS服务器连接时，新的业务服务器的Client端向Server端发送注册信息，注册信息包括新业务服务器的名称、IP地址、型号及配置数据等。Server端在收到Server端发送的注册信息后，对注册信息中的内容进行一一记录，并将该业务服务器的IP地址增加到DNS配置文件中，并将需要处理的业务请求分配给新的业务服务器。

在本实施方式中，当已接入的服务器需要维护时，Client端向Server端发送注销请求，Server端在接到该注册请求时，即停止对该Client端发送新的业务，但并不立即断开与Client端的连接。Client端在向Server端发送注销请求后，继续用监控函数监控正在运行但尚未完成的业务请求，当监控函数不再被运行后，Client端认定正在执行的业务进程已经完成，向Server端发送业务进程完结的信息，Server端在收到该信息后，随即注销该Client端在DNS中的配置文件。采用这一技术方案能够有效的防止，在Client端向Server端发出注销请求后，Client端立即被停止运行，导致Client端尚未执行完毕的业务进程中止，用户的业务请求得不到相应，只有重新向DNS端发起业务请求，DNS重新分配一个业务服务器处理该用户的业务请求，而导致的用户体验不佳的现象出现。

在本实施方式中，业务服务器当前的负载情况包括(不限于)：CPU占用率、网卡连接数量、网口流量或内存占用率。Client端在获取业务服务器当前负载情况时，运行设定在业务服务器系统当中的负载查看命令(如在Linux系统中输入top、netstat、iptraf等命令，查看负载情况)，能够获取业务服务器当前的负载情况。Server端在收到Client端上传的负载情况后根据不同的负载标准，采用不同的均衡策略，主要有：

1.根据CPU占用率调整

在本实施方案中，Server端设定多个连续CPU占用率区间，并为每一个CPU占用区间设定一个对应的承载业务量。Server端根据Client端上传的CPU占用率，确定该业务服务器的CPU占用率位于哪一区间，Server端调整DNS配置，向Client端配置对应的承载业务量。

如图3所示，在一些实施方式中，Server端收集多个Client端上传的CPU占用率S100，并将该几个CPU占用率相加后求平均值S200，以该平均CPU占用率作为标准，将Client端上传的CPU占用率与平均CPU占用率做比值，将比值结果划分为多个连续的区间，并设定与各区间对应的业务承载量，根据比值结果，对Client端的业务承载量进行调整，与此同时，对Client端承载业务量求平均值，对于业务承载量的调整依据该承载业务平均值进行调整，以达到负载均衡。具体地：Client端的CPU占用率是否低于平均CPU占用率的30％以下S300，低于则不对该Client端的DNS文件进行重新配置S400，如果高于则重新配置负载S500。配置方法为：Client端的CPU占用率高于平均CPU占用率的30％以上，则对该Client端的DNS文件进行重新配置，CPU占用率超过平均CPU占用率30％至60％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的50％。CPU占用率超过平均CPU占用率60％至100％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的30％。CPU占用率超过平均CPU占用率100％，则将此Client端在服务器列表中删除。CPU占用率低于平均CPU占用率30％至60％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的130％。CPU占用率低于平均CPU占用率60％至100％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的150％。CPU占用率低于平均CPU占用率100％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的200％。

2.根据网卡连接数量调整

Server端收集多个Client端上传的网卡连接数量，并将该几个网卡连接数量相加后求平均值，以该平均网卡连接数量作为标准，将Client端上传的网卡连接数量与平均网卡连接数量做比值，将比值结果划分为多个连续的区间，并设定与各区间对应的业务承载量，根据比值结果，对Client端的业务承载量进行调整，与此同时，对Client端承载业务量求平均值，对于业务承载量的调整依据该承载业务平均值进行调整，以达到负载均衡。具体地：Client端的网卡连接数量低于平均网卡连接数量的30％以下，则不对该Client端的DNS文件进行重新配置。Client端的网卡连接数量高于平均网卡连接数量的30％以上，则对该Client端的DNS文件进行重新配置，网卡连接数量超过平均网卡连接数量30％至60％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的50％。网卡连接数量超过平均网卡连接数量60％至100％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的30％。网卡连接数量超过平均网卡连接数量100％，则将此Client端在服务器列表中删除。网卡连接数量低于平均网卡连接数量30％至60％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的130％。网卡连接数量低于平均网卡连接数量60％至100％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的150％。网卡连接数量低于平均网卡连接数量100％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的200％。

3.根据网口流量调整

Server端收集多个Client端上传的网口流量，并将该几个网口流量相加后求平均值，以该平均网口流量作为标准，将Client端上传的网口流量与平均网口流量做比值，将比值结果划分为多个连续的区间，并设定与各区间对应的业务承载量，根据比值结果，对Client端的业务承载量进行调整，与此同时，对Client端承载业务量求平均值，对于业务承载量的调整依据该承载业务平均值进行调整，以达到负载均衡。具体地：Client端的网口流量低于平均网口流量的30％以下，则不对该Client端的DNS文件进行重新配置。Client端的网口流量高于平均网口流量的30％以上，则对该Client端的DNS文件进行重新配置，网口流量超过平均网口流量30％至60％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的50％。网口流量超过平均网口流量60％至100％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的30％。网口流量超过平均网口流量100％，则将此Client端在服务器列表中删除。网口流量低于平均网口流量30％至60％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的130％。网口流量低于平均网口流量60％至100％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的150％。网口流量低于平均网口流量100％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的200％。

4.根据内存占用率调整

Server端收集多个Client端上传的内存占用率，并将该几个内存占用率相加后求平均值，以该平均内存占用率作为标准，将Client端上传的内存占用率与平均内存占用率做比值，将比值结果划分为多个连续的区间，并设定与各区间对应的业务承载量，根据比值结果，对Client端的业务承载量进行调整，与此同时，对Client端承载业务量求平均值，对于业务承载量的调整依据该承载业务平均值进行调整，以达到负载均衡。具体地：Client端的内存占用率低于平均内存占用率的30％以下，则不对该Client端的DNS文件进行重新配置。Client端的内存占用率高于平均内存占用率的30％以上，则对该Client端的DNS文件进行重新配置，内存占用率超过平均内存占用率30％至60％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的50％。内存占用率超过平均内存占用率60％至100％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的30％。内存占用率超过平均内存占用率100％，则将此Client端在服务器列表中删除。内存占用率低于平均内存占用率30％至60％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的130％。内存占用率低于平均内存占用率60％至100％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的150％。内存占用率低于平均内存占用率100％，调整DNS中此Client端承载业务量为承载业务量平均值的200％。

以上4种根据不同标准进行能够单一进行或者两个以上的标准组合进行，组合进行时，需要对业务服务器端的压力进行评估，评估当前对业务服务器使用具有较大影响的是哪个因素，并排出一个优先顺序。

本实施方式中，Client端与Server端的通信采用独立的网卡进行，防止由于公用网卡造成的信息传递不及时的问题。

在一些实施方式中，Client端与Server端的通信通过两端的公共网卡进行。

实施例2

一种DNS系统，包括DNS与业务服务器，DNS与业务服务器之间采用实施例1中所述基于DNS实现动态负载均衡的方法进行业务配置。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于DNS实现动态负载均衡的方法，其特征在于，采用Client/Server架构，其中，Server端运行于DNS服务器端，Client端运行于业务服务器；

所述Client端向Server端发送业务服务器的状态信息；

所述Server端接收Client端发送的业务服务器状态信息，并根据该信息调整DNS配置；

所述Client端向Server端发送业务服务器的状态信息包括：业务服务器当前的负载情况、心跳消息、业务服务器的增或业务服务器的删减信息；

所述业务服务器当前的负载情况包括：CPU占用率、网卡连接数量、网口流量或内存占用率；

所述Server端根据业务服务器当前的负载情况调整DNS配置包括：根据CPU占用率调整；

所述Server端设定多个CPU占用率区间，并为每一CPU占用率区间设定对应的承载业务量；

所述Server端根据Client端上传的CPU占用率，确定该业务服务器的CPU占用率位于哪一区间；

所述Server端调整DNS配置，向Client端配置对应的承载业务量；

以平均CPU占用率作为标准，将Client端上传的CPU占用率与平均CPU占用率做比值，将比值结果划分为多个连续的区间。

2.根据权利要求1所述基于DNS实现动态负载均衡的方法，其特征在于，所述Server端设定通讯中断时限；

所述Server端在设定的中断时限内未收到Client端发送的心跳消息，则在Server端进程中调整DNS配置；

所述Server端进程中止向失联Client端发送新的业务请求。

3.根据权利要求2所述基于DNS实现动态负载均衡的方法，其特征在于，新Client端请求接入Server端时，所述Server端记录新接入Client端的注册信息；

所述Server端将新接入的Client端增加到DNS配置文件中，所述Server端进程分配业务给新接入的Client端。

4.根据权利要求3所述基于DNS实现动态负载均衡的方法，其特征在于，所述Client端向Server端发起注销请求时，所述Server端进程终止向该Client端发送新的业务请求；

所述Server端根据请求注销的Client端发送的负载情况，判断Client端业务进程是否完结，若否，则等待Client端业务进程完结；若是，则将Client端从DNS配置文件中删除。

5.根据权利要求1所述基于DNS实现动态负载均衡的方法，其特征在于，所述Server端根据业务服务器当前的负载情况调整DNS配置还包括：根据网卡连接数量调整；

所述Server端收集与其连接的多个Client端网卡连接数量，并计算平均值；

所述Server端将Client端上传的网卡连接数量与平均值做比，将比值划分为多个区间，为每一区间设定对应的承载业务量；

所述Server端根据Client端网卡连接数量的比值所在的区间，向Client端配置对应的承载业务量。

6.根据权利要求5所述基于DNS实现动态负载均衡的方法，其特征在于，所述Server端根据业务服务器当前的负载情况调整DNS配置还包括：根据网口流量调整；

所述Server端收集与其连接的多个Client端网口流量，并计算平均值；

所述Server端将Client端上传的网口流量与平均值做比，将比值划分为多个区间，为每一区间设定对应的承载业务量；

所述Server端根据Client端网口流量的比值所在的区间，向Client端配置对应的承载业务量。

7.一种DNS系统，包括DNS与业务服务器，其特征在于，所述DNS与业务服务器之间采用权利要求1～6任意一项所述基于DNS实现动态负载均衡的方法进行业务配置。