CN111193672B - 一种流量精细化调度的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种流量精细化调度的方法及系统，包括：HTTPDNS服务器获取用户IP及请求域名，在HTTPDNS服务器的缓存中查找是否具有用户IP及请求域名的调度节点；如果不存在调度节点，则HTTPDNS服务器将用户IP及请求域名发给权威DNS服务器，权威DNS服务器根据预先建立的槽位结构信息和槽位调度表为用户IP及请求域名分配调度节点,并将分配的调度节点返回HTTPDNS服务器；HTTPDNS服务器接收并缓存返回的调度节点后，将返回的调度节点分配给用户IP以完成相应请求；由于本申请所采用的方案使用了HTTPDNS，所以不依赖运营商的Local DNS，因此避免了Local DNS调度颗粒过大的问题，可以做到更加精细化的调度。

Description

一种流量精细化调度的方法及系统
技术领域
本发明涉及流量调度技术领域，尤其涉及一种流量精细化调度的方法及系统。
背景技术
CDN(内容分发网络)通过在世界各地部署设备和服务让用户能够就近访问互联网资源，并通过缓存技术让用户能够尽快获取到这些资源；其中最关键的技术就是缓存系统和调度系统。调度系统是CDN的核心系统，它根据用户的网络归属地以及各CDN节点的网络容量、质量等因素来判断并控制用户接入哪个CDN节点。由于CDN节点的容量限制等因素，一个CDN节点可能无法服务某区域内的所有用户，这自然对调度系统提出了一个需求：一个区域内的用户流量可以按照一定的比例拆分，一部分流量调度到这个CDN节点、另一部分调度到其他CDN节点。
现有技术方案：
DNS按权重轮询；这种方案是采用传统的DNS方法，将某地区内某域名解析到多个服务节点，并按照每个节点的权重来给DNS请求返回应答。比如配置2个节点A和B，权重分别为30％和70％，则平均每100次请求，DNS服务器应答30次A，70次B，从而想要达到A节点服务30％用户流量，B服务服务70％用户流量的目的。但是这种方法并不完全适应现实网络，在现实中，用户并不直接访问权威DNS服务器，而是访问运营商的Local(本地)DNS，Local DNS通过查找缓存给用户提供结果，如果缓存查找失败，才会访问权威DNS。在现实世界中，运营商Local DNS经常会出现分布不均，缓存时间异常等问题，这会造成实际调度结果与预设的权重策略严重偏离；并且Local DNS缓存过期后，会向权威DNS发起解析请求，权威DNS根据自身的权重轮询策略来会返回不同的解析地址，因此每次Local DNS访问权威DNS，均可能得到不同的结果，因此每次缓存失效时该Local DNS负责的用户可能就会被切换到一个新的地址，这会造成流量大比例波动；从现实结果看，可能有相当比例的流量在不同的CDN节点来回跳跃，造成这部分带宽重复计费。
Local DNS画像：DNS权重轮询方案寄希望于Local DNS分布均匀，但这不符合现实情况。面对复杂多样的Local DNS，业界又提出Local DNS画像的方案：对每个Local DNS进行精确画像，用于估算该Local DNS负责的用户流量占比，然后通过对每个Local DNS进行单独调度达到对特定比例的用户流量进行调度的目的。例如某区域有5个Local DNS，经过数据分析等技术对Local DNS进行画像，发现它们负责的用户占比为10％，10％，10％，30％，40％，则可将前3个Local DNS上某域名调度到某节点，达到某节点承载某域名30％流量的目的。
HTTPDNS(HTTP超文件传输协定，使用HTTP协议进行域名解析)按权重轮询：HTTPDNS不同于传统DNS，支持HTTPDNS的用户可直接访问CDN厂商的HTTPDNS服务，无需通过Local DNS，因此不存在上述Local DNS带来的各类问题。用户访问HTTPDNS，而HTTPDNS服务器根据用户请求次数来控制每个目标节点承载的流量，可以做到较为精准的流量控制。例如预设A、B两节点分别承载40％，60％的流量，则只需要保证每100次请求中返回40次A，60次B，即可达到目的。
综上所述：在现有技术中存在以下问题：
Local DNS画像方案存在两个较大的问题，一是部分地区Local DNS过于集中，无法达到精细化的流量控制。例如某地区只有两个Local DNS，分别占据50％的用户，则该地区只能以50％的颗粒度来进行调度。二是Local DNS的变动由运营商控制，CDN厂商无法及时更新数据，可能造成流量失控。
HTTPDNS按权重轮询的方案也存在一些技术问题，主要是HTTPDNS服务器在这种机制下只关心请求次数而不关心用户本身，造成每个节点承载的流量虽然得到精准控制，但是同一个用户会被频繁调度到不同的节点；这进一步造成了HTTPS会话缓存失效等问题，可造成用户访问延迟增大等问题，
发明内容
为实现上述目的，本发明实施例提供一种流量精细化调度的方法及系统，以达到不依赖Local DNS，并且通过提供虚拟槽位的概念，可以使用任意颗粒度来精准控制流量调度；同时本发明从用户出发，把用户划分到虚拟槽位中，只要槽位不变，用户就能够长期保持在一个节点上；以及本发明所采用的方案是在传统的权威DNS之前做了HTTPDNS的一层接入，而不是直接使用HTTPDNS替代权威DNS，所以即使在用户不支持HTTPDNS的情况下，也能在虚拟片区内填充IP段，从而实现这部分用户的精细化调度。
一方面，本发明实施例提供一种流量精细化调度的方法，所述方法包括：
HTTPDNS服务器获取用户IP及请求域名，在HTTPDNS服务器的缓存中查找是否具有所述用户IP及请求域名的调度节点；
如果不存在调度节点，则HTTPDNS服务器将所述用户IP及请求域名发给权威DNS服务器，权威DNS服务器根据预先建立的槽位结构信息和槽位调度表为用户IP及请求域名分配调度节点,并将分配的调度节点返回HTTPDNS服务器,所述槽位结构信息为所述权威DNS服务器的服务区域被划分为多个虚拟片区的结构信息,所述槽位调度表用于记录每个虚拟片区内每个域名与其调度节点之间的对应关系；
HTTPDNS服务器接收并缓存所述返回的调度节点后，将所述返回的调度节点分配给所述用户IP以完成相应请求。
另一方面，本发明实施例还提供一种流量精细化调度的系统，包括HTTPDNS服务器和权威DNS服务器，其中：
HTTPDNS服务器，用于获取用户IP及请求域名，在HTTPDNS服务器的缓存中查找是否具有所述用户IP及请求域名的调度节点；如果不存在调度节点，则HTTPDNS服务器将所述用户IP及请求域名发给权威DNS服务器；以及接收并缓存所述权威DNS服务器返回的调度节点后，将所述返回的调度节点分配给所述用户IP以完成相应请求；
权威DNS服务器，用于根据预先建立的槽位结构信息和槽位调度表为用户IP及请求域名分配调度节点,并将分配的调度节点返回HTTPDNS服务器,所述槽位结构信息为所述权威DNS服务器的服务区域被划分为多个虚拟片区的结构信息,所述槽位调度表用于记录每个虚拟片区内每个域名与其调度节点之间的对应关系。
上述技术方案具有如下有益效果：本发明与现有技术比较，由于本发明所采用的方案使用了HTTPDNS服务器，所以不依赖运营商的Local DNS，因此避免了Local DNS调度颗粒过大的问题，可以做到更加精细化的调度；由于本发明不依赖Local DNS，因此无需维护Local DNS画像，进一步避免了Local DNS变更但是画像无法及时变更造成的流量失控等问题；由于本发明中使用了对用户IP进行哈希处理的方案，因此用户的调度节点是稳定的，提升了用户体验；由于本发明是在传统的权威DNS之前做了HTTPDNS的一层接入，而不是直接使用HTTPDNS替代权威DNS，所以即使在用户不支持HTTPDNS的情况下，也能在虚拟片区内填充IP段，从而实现这部分用户的精细化调度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的流量精细化调度的方法的流程图；
图2是本发明实施例的流量精细化调度的系统的示意图；
图3是本发明的流量精细化调度方法的具体实施例流程图；
图4是本发明实施例的权威DNS服务器的装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明实施例的流量精细化调度的方法的流程图，所述方法包括：
S101，HTTPDNS服务器获取用户IP及请求域名，在HTTPDNS服务器的缓存中查找是否具有所述用户IP及请求域名的调度节点；
S102，如果不存在调度节点，则HTTPDNS服务器将所述用户IP及请求域名发给权威DNS服务器，权威DNS服务器根据预先建立的槽位结构信息和槽位调度表为用户IP及请求域名分配调度节点,并将分配的调度节点返回HTTPDNS服务器,所述槽位结构信息为所述权威DNS服务器的服务区域被划分为多个虚拟片区的结构信息,所述槽位调度表用于记录每个虚拟片区内每个域名与其调度节点之间的对应关系；
S103，HTTPDNS服务器接收并缓存所述返回的调度节点后，将所述返回的调度节点分配给所述用户IP以完成相应请求。
优选地，所述方法还包括：如果在HTTPDNS服务器的缓存中存在所述用户IP及请求域名的调度节点，则HTTPDNS服务器将所述缓存的调度节点分配给所述用户IP以完成相应请求。
优选地，所述预先建立的槽位结构信息通过以下步骤建立：将权威DNS服务器的服务区域划分为N个虚拟片区，每个虚拟片区代表N分之1的区域用户，每个虚拟片区内的每个域名对应一调度节点，将虚拟片区与对应服务区域所在的真实地区之间的归属关系设定为槽位结构信息。
其中,虚拟片区跟调度节点并不是一一对应关系，例如有1000个虚拟片区，可能只有10个调度节点。
优选地，所述预先建立的槽位调度表通过以下步骤建立：权威DNS服务器将每个用户划分到一虚拟片区中，每个虚拟片区内的每个域名对应一调度节点，权威DNS服务器根据每个域名的请求用户数量确定每个虚拟片区内每个域名与其调度节点的对应关系，得到槽位调度表。
上述内容的一具体实施例包括:
所述槽位调度表指的是将哪个虚拟片区内的哪个域名调度至某个调度节点；
这个表可以理解为三列数据，示例：
北京#1虚拟片区中的www.sina.com.cn调度至节点A
北京#2虚拟片区中的www.sina.com.cn调度至节点B
北京#1虚拟片区中的www.test.com调度至节点A
优选地，所述所述权威DNS服务器根据预先建立的槽位结构信息和槽位调度表为用户IP及请求域名分配调度节点,并将分配的调度节点返回HTTPDNS服务器，具体包括：
权威DNS服务器根据预先建立的槽位结构信息对用户IP进行哈希处理，将用户分配到一虚拟片区，权威DNS服务器根据预先建立的槽位调度表，确定用户所分配的虚拟片区内请求域名对应的调度节点，权威DNS服务器将确定出的调度节点分配给用户并返回HTTPDNS服务器。
如图2所示，为本发明实施例的流量精细化调度的系统的示意图，包括HTTPDNS服务器和权威DNS服务器，其中：
HTTPDNS服务器，用于获取用户IP及请求域名，在HTTPDNS服务器的缓存中查找是否具有所述用户IP及请求域名的调度节点；如果不存在调度节点，则HTTPDNS服务器将所述用户IP及请求域名发给权威DNS服务器；以及接收并缓存所述权威DNS服务器返回的调度节点后，将所述返回的调度节点分配给所述用户IP以完成相应请求；
权威DNS服务器，用于根据预先建立的槽位结构信息和槽位调度表为用户IP及请求域名分配调度节点,并将分配的调度节点返回HTTPDNS服务器,所述槽位结构信息为所述权威DNS服务器的服务区域被划分为多个虚拟片区的结构信息,所述槽位调度表用于记录每个虚拟片区内每个域名与其调度节点之间的对应关系。
优选地，所述HTTPDNS服务器21还用于如果在HTTPDNS服务器的缓存中存在所述用户IP及请求域名的调度节点，则将所述缓存的调度节点分配给所述用户IP以完成相应请求。
优选地，如图4所示，所述权威DNS服务器22还包括槽位结构信息建立模块221,所述槽位结构信息建立模块用于将权威DNS服务器的服务区域划分为N个虚拟片区，每个虚拟片区代表N分之1的区域用户，每个虚拟片区内的每个域名对应一调度节点，将虚拟片区与对应服务区域所在的真实地区之间的归属关系设定为槽位结构信息。
优选地，如图4所示，所述权威DNS服务器22还包括槽位调度表建立模块222,所述槽位调度表建立模块用于将每个用户划分到一虚拟片区中，每个虚拟片区内的每个域名对应一调度节点，根据每个域名的请求用户数量确定每个虚拟片区内每个域名与其调度节点的对应关系，得到槽位调度表。
优选地，所述权威DNS服务器22还用于根据预先建立的槽位结构信息对用户IP进行哈希处理，将用户分配到一虚拟片区，根据预先建立的槽位调度表，确定用户所分配的虚拟片区内请求域名对应的调度节点，将确定出的调度节点分配给用户并返回HTTPDNS服务器。
进一步地，如图3所示，为本发明实施例的流量精细化调度的方法具体实施例流程图，本申请的技术方案主要分为两个重点：
将某地区划分为N个虚拟片区(比如北京划分为北京#1到北京#100共100个虚拟片区)，每个虚拟片区代表N分之1的区域用户，然后针对每个虚拟片区进行单独调度，可以达到对特定比例的区域用户进行调度的目的，调度的粒度(精细化程度)为1/N。
具体来讲，本申请中用户连接HTTPDNS服务器，HTTPDNS连接DNS服务器，DNS服务器根据预设的槽位结构信息和槽位调度表对用户进行调度。所谓槽位结构信息是指虚拟片区和真实地区的归属关系，例如上文提到的北京地区拥有北京#1到北京#100共100个虚拟片区，这个归属关系表就叫做槽位结构信息。槽位调度表中记录了某槽位上某域名的调度目标地址，比如北京#1槽位中www.test.com域名的调度目标地址是1.1.1.1。
本申请的技术方案具体流程为：
用户通过HTTPDNS来请求解析
HTTPDNS服务器获取用户IP，并通过IP库查找用户IP的归属段，然后查找该段是否有调度缓存，如果有缓存则直接返回给用户，如果没有缓存则将请求通过标准DNS协议转发给权威DNS服务器，在数据包中也同时传递了用户真实IP
权威DNS服务器收到请求后获取用户IP，并根据槽位结构信息对用户IP进行哈希，将用户分配到某个虚拟片区
权威DNS服务器查找槽位调度表，找到该虚拟片区对应的调度节点，将节点IP发回HTTPDNS
HTTPDNS将此结果返回给用户并缓存起来用户根据调度结果，访问目标节点。
本发明与最接近的现有技术相比，本申请的技术优点如下：
由于本申请所采用的方案使用了HTTPDNS，所以不依赖运营商的Local DNS，因此避免了Local DNS调度颗粒过大的问题，可以做到更加精细化的调度。
由于本申请所采用的方案不依赖Local DNS，因此无需维护Local DNS画像，进一步避免了Local DNS变更但是画像无法及时变更造成的流量失控等问题。
由于本申请所采用的方案使用了对用户IP进行哈希的方案，因此用户的调度节点是稳定的，提升了用户体验，例如用户的TLS会话复用率可有显著提升，对用户而言访问延迟就得以降低。
由于本申请所采用的方案是在传统的权威DNS之前做了HTTPDNS的一层接入，而不是直接使用HTTPDNS替代权威DNS，所以即使在用户不支持HTTPDNS的情况下，也能在虚拟片区内填充IP段，从而实现这部分用户的精细化调度。
本申请使用HTTPDNS作为接入，避免了Local DNS造成的调度颗粒度过粗，LocalDNS变更造成的流量失控等问题。
本申请提出了虚拟片区的技术方案，能够融合于传统的权威DNS调度逻辑
本申请基于虚拟片区技术方案，提出了对用户IP做哈希来给用户划定虚拟片区的技术方案。
本申请基于虚拟片区技术方案，可以实现整体技术方案中保留传统权威DNS服务的控制权；因此可以通过在虚拟片区中直接划分IP的方式，做到对不支持HTTPDNS的用户也进行精细化调度。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种流量精细化调度的方法，其特征在于，所述方法包括：
HTTPDNS服务器获取用户IP及请求域名，在HTTPDNS服务器的缓存中查找是否具有所述用户IP及请求域名的调度节点；
如果不存在调度节点，则HTTPDNS服务器将所述用户IP及请求域名发给权威DNS服务器，权威DNS服务器根据预先建立的槽位结构信息和槽位调度表为用户IP及请求域名分配调度节点,并将分配的调度节点返回HTTPDNS服务器,所述槽位结构信息为所述权威DNS服务器的服务区域被划分为多个虚拟片区的结构信息,所述槽位调度表用于记录每个虚拟片区内每个域名与其调度节点之间的对应关系；
HTTPDNS服务器接收并缓存所述返回的调度节点后，将所述返回的调度节点分配给所述用户IP以完成相应请求；
其中，所述预先建立的槽位结构信息通过以下步骤建立：
将权威DNS服务器的服务区域划分为N个虚拟片区，每个虚拟片区代表N分之1的区域用户，每个虚拟片区内的每个域名对应一调度节点，将虚拟片区与对应服务区域所在的真实地区之间的归属关系设定为槽位结构信息；
所述权威DNS服务器根据预先建立的槽位结构信息和槽位调度表为用户IP及请求域名分配调度节点,并将分配的调度节点返回HTTPDNS服务器，具体包括：
权威DNS服务器根据预先建立的槽位结构信息对用户IP进行哈希处理，将用户分配到一虚拟片区，权威DNS服务器根据预先建立的槽位调度表，确定用户所分配的虚拟片区内请求域名对应的调度节点，权威DNS服务器将确定出的调度节点分配给用户并返回HTTPDNS服务器。
2.如权利要求1所述的流量精细化调度的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果在HTTPDNS服务器的缓存中存在所述用户IP及请求域名的调度节点，则HTTPDNS服务器将所述缓存的调度节点分配给所述用户IP以完成相应请求。
3.如权利要求1所述的流量精细化调度的方法，其特征在于，所述预先建立的槽位调度表通过以下步骤建立：
权威DNS服务器将每个用户划分到一虚拟片区中，每个虚拟片区内的每个域名对应一调度节点，权威DNS服务器根据每个域名的请求用户数量确定每个虚拟片区内每个域名与其调度节点的对应关系，得到槽位调度表。
4.一种流量精细化调度的系统，其特征在于，包括HTTPDNS服务器和权威DNS服务器，其中：
HTTPDNS服务器，用于获取用户IP及请求域名，在HTTPDNS服务器的缓存中查找是否具有所述用户IP及请求域名的调度节点；如果不存在调度节点，则HTTPDNS服务器将所述用户IP及请求域名发给权威DNS服务器；以及接收并缓存所述权威DNS服务器返回的调度节点后，将所述返回的调度节点分配给所述用户IP以完成相应请求；
权威DNS服务器，用于根据预先建立的槽位结构信息和槽位调度表为用户IP及请求域名分配调度节点,并将分配的调度节点返回HTTPDNS服务器,所述槽位结构信息为所述权威DNS服务器的服务区域被划分为多个虚拟片区的结构信息,所述槽位调度表用于记录每个虚拟片区内每个域名与其调度节点之间的对应关系；
所述权威DNS服务器，包括：槽位结构信息建立模块,用于将权威DNS服务器的服务区域划分为N个虚拟片区，每个虚拟片区代表N分之1的区域用户，每个虚拟片区内的每个域名对应一调度节点，将虚拟片区与对应服务区域所在的真实地区之间的归属关系设定为槽位结构信息；
所述权威DNS服务器，还用于根据预先建立的槽位结构信息对用户IP进行哈希处理，将用户分配到一虚拟片区，根据预先建立的槽位调度表，确定用户所分配的虚拟片区内请求域名对应的调度节点，将确定出的调度节点分配给用户并返回HTTPDNS服务器。
5.如权利要求4所述的流量精细化调度的系统，其特征在于，
所述HTTPDNS服务器，还用于如果在HTTPDNS服务器的缓存中存在所述用户IP及请求域名的调度节点，则将所述缓存的调度节点分配给所述用户IP以完成相应请求。
6.如权利要求4所述的流量精细化调度的系统，其特征在于，所述权威DNS服务器，包括：
槽位调度表建立模块,用于将每个用户划分到一虚拟片区中，每个虚拟片区内的每个域名对应一调度节点，根据每个域名的请求用户数量确定每个虚拟片区内每个域名与其调度节点的对应关系，得到槽位调度表。
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