CN104144227B - Ip地址查询方法、系统与全网资源控制器 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种IP地址查询方法、系统与全网资源控制器。其中，该方法包括按照设定周期监测具有相同服务IP地址的各DNS节点内的各服务器的负载状况；根据监测到的负载状况分别计算各DNS节点内的各服务器的负载压力指数；根据计算出的各DNS节点内的各服务器的负载压力指数判断各DNS节点的负载是否大于节点压力阈值；如果一个DNS节点的负载大于节点压力阈值，则向该超载DNS节点发送重定向指令，重定向指令包含该超载DNS节点信息和查询信息重定向至的DNS节点信息。本公开可以实现广域网中各DNS节点间的负载均衡。
Description
技术领域
本公开涉及下一代互联网，特别地，涉及一种基于DNS（Domain Name Sever，域名服务器）节点任播架构的IP地址查询方法、系统与全网资源控制器。
背景技术
在下一代互联网中，DNS节点是重要的一环，用户需要通过DNS进行域名解析才能进行相关网站的访问，而DNS节点的负载会影响用户上网业务的服务质量。DNS节点间的anycast（任播）是网络的一种功能需求，它通过对多个节点设定相同的服务IP地址让用户访问这同一DNS anycast IP地址中离用户最近的一个节点。
目前已有的DNS anycast主要实现了一个节点内通过4层交换机技术的服务器间的负载均衡，例如，局域网内的服务器群就可以通过4层交换机进行负载均衡，而广域网上的节点之间均通过诸如BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）的路由协议进行寻路，在一个较大型网络上路由协议要做到特定多节点的负载均衡是难以实现的，因此，现有技术无法实现广域网中各DNS节点间的负载均衡。
发明内容
本公开鉴于以上问题中的至少一个提出了新的技术方案。
本公开在其一个方面提供了一种基于DNS节点任播架构的IP地址查询方法，其可以实现广域网中各DNS节点间的负载均衡。
本公开在其另一方面提供了一种全网资源控制器，其可以实现广域网中各DNS节点间的负载均衡。
本公开在其又一方面提供了一种基于DNS节点任播架构的IP地址查询系统，其可以实现广域网中各DNS节点间的负载均衡。
根据本公开，提供一种基于DNS节点任播架构的IP地址查询方法，包括：
按照设定周期监测具有相同服务IP地址的各DNS节点内的各服务器的负载状况；
根据监测到的负载状况分别计算各DNS节点内的各服务器的负载压力指数；
根据计算出的各DNS节点内的各服务器的负载压力指数判断各DNS节点的负载是否大于节点压力阈值；
如果一个DNS节点的负载大于节点压力阈值，则向该超载DNS节点发送重定向指令，重定向指令包含该超载DNS节点信息和查询信息重定向至的DNS节点信息。
在本公开的一些实施例中，各DNS节点内的各服务器的负载状况包括服务器的CPU利用率与访问流量吞吐率比例。
在本公开的一些实施例中，各DNS节点内的各服务器的负载压力指数通过各服务器的CPU利用率与访问流量吞吐率比例加权求和获得。
在本公开的一些实施例中，该方法还包括：
在设定的监测周期内，该超载DNS节点根据重定向指令持续对其新接收到的查询信息进行重定向，其中，查询信息重定向至的DNS节点是与该超载DNS节点具有相同服务IP地址且节点压力小于节点压力阈值的DNS节点；
由查询信息重定向至的DNS节点直接将查询应答反馈给查询用户。
在本公开的一些实施例中，该方法还包括：
经过一个或多个监测周期后，如果判断出原来超载DNS节点的负载小于节点压力阈值，则向该原来超载DNS节点发送流量停止转移指令。
根据本公开，还提供了一种全网资源控制器，包括：
负载监测单元，用于按照设定周期监测具有相同服务IP地址的各DNS节点内的各服务器的负载状况；
压力指数计算单元，用于根据监测到的负载状况分别计算各DNS节点内的各服务器的负载压力指数；
节点压力判断单元，用于根据计算出的各DNS节点内的各服务器的负载压力指数判断各DNS节点的负载是否大于节点压力阈值；
重定向指令发送单元，用于如果一个DNS节点的负载大于节点压力阈值，则向该超载DNS节点发送重定向指令，重定向指令包含该超载DNS节点信息和查询信息重定向至的DNS节点信息。
在本公开的一些实施例中，各DNS节点内的各服务器的负载状况包括服务器的CPU利用率与访问流量吞吐率比例。
在本公开的一些实施例中，各DNS节点内的各服务器的负载压力指数通过各服务器的CPU利用率与访问流量吞吐率比例加权求和获得。
在本公开的一些实施例中，全网资源控制器还包括：
流量停止转移指令发送单元，用于在经过一个或多个监测周期后，如果判断出原来超载DNS节点的负载小于节点压力阈值，则向该原来超载DNS节点发送流量停止转移指令。
根据本公开，还提供了一种基于DNS节点任播架构的IP地址查询系统，包括具有相同服务IP地址的多个DNS节点和分别与多个DNS节点相连的前述实施例的全网资源控制器，其中，多个DNS节点内包含多个服务器，多个节点之间两两互连，并且多个节点中的每个节点均具有单独的单播地址。
在本公开的技术方案中，通过全网资源控制器来统一控制用户对具有相同服务IP地址的各DNS节点的访问流量，在某个或某些DNS节点的负载大于节点压力阈值时，向该超载DNS节点发送重定向指令，以使该DNS节点在接收到重定向指令后能够将新收到的来自用户的查询信息重定向至节点压力小于压力阈值的DNS节点，进而可以在整个网络范围内实现DNS节点间的负载均衡。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分。在附图中：
图1是根据本公开的一个实施例的基于域名服务器DNS节点任播架构的IP地址查询方法的流程示意图。
图2是本公开基于全网资源控制器进行访问控制的DNS anycast架构示意图。
图3是本公开一个实施例的全网资源控制器的结构示意图。
图4是本公开另一实施例的全网资源控制器的结构示意图。
图5是本公开一个实施例的基于DNS节点任播架构的IP地址查询系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本公开。要注意的是，以下的描述在本质上仅是解释性和示例性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。除非另外特别说明，否则，在实施例中阐述的部件和步骤的相对布置以及数字表达式和数值并不限制本公开的范围。另外，本领域技术人员已知的技术、方法和装置可能不被详细讨论，但在适当的情况下意在成为说明书的一部分。
本公开下述实施例针对现有路由模式访问控制用户查询DNS流量流向的不足，提出了一种基于全网控制的DNS节点anycast访问控制方案，可以实现从全网的角度监控各个DNS节点的负载，根据负载均衡的算法与思路，通过一系列指令自动对用户DNS查询流量进行控制，提高anycast的效率和均衡能力，并大量减少网络路由设计难度和维护人员工作量。
图1是根据本公开的一个实施例的基于域名服务器DNS节点任播架构的IP地址查询方法的流程示意图。
如图1所示，该实施例可以包括以下步骤：
S102，按照设定周期监测具有相同服务IP地址的各DNS节点内的各服务器的负载状况，其中，每个服务器的负载状况可以是设定周期内该服务器负载状况的统计平均值；
可选地，各DNS节点内的各服务器的负载状况可以包括但不限于服务器的CPU利用率与访问流量吞吐率比例。
S104，根据监测到的负载状况分别计算各DNS节点内的各服务器的负载压力指数；
其中，各DNS节点内的各服务器的负载压力指数Q可以通过各服务器的CPU利用率a与访问流量吞吐率比例b加权求和获得，例如，Q＝w1×a＋w2×b，其中，w1＋w2＝1，并且，w1与w2均大于等于0、小于等于1，w1与w2可配置。
S106，根据计算出的各DNS节点内的各服务器的负载压力指数判断各DNS节点的负载是否大于节点压力阈值；
例如，当前DNS节点内服务器的负载压力指数大于设定门限的服务器数超过设定百分比，则确认该当前DNS节点超载，需对其访问流量进行分流，否则，确认该当前DNS节点不超载，目前仍可以接收访问流量，可以不对其进行分流。
S108，如果一个DNS节点的负载大于节点压力阈值，则向该超载DNS节点发送重定向指令，重定向指令包含该超载DNS节点信息和查询信息重定向至的DNS节点信息；
即，告知该DNS节点其访问流量超载了，需要将其新接收到的流量分流到其他与其具有相同服务IP地址的非超载DNS节点，此外，由于所有DNS节点的负载信息都汇聚到全网资源控制器，因此，其可以清楚地知道哪个DNS节点超载哪个DNS节点负载较清，此时，可以将新流向超载DNS节点的流量转移到具有相同服务IP地址的负载最小的DNS节点，也可以将新流向超载DNS节点的流量转移到任意一个不超载的具有相同服务IP地址的DNS节点，或者是将新流向超载DNS节点的流量转移到距离超载DNS节点最近的非超载的具有相同服务IP地址的DNS节点。
该实施例通过全网资源控制器来统一控制用户对具有相同服务IP地址的各DNS节点的访问流量，在某个或某些DNS节点的负载大于节点压力阈值时，向该超载DNS节点发送重定向指令，以使该DNS节点在接收到重定向指令后能够将新收到的来自用户的查询信息重定向至节点压力小于压力阈值的DNS节点，进而可以在整个网络范围内实现DNS节点间的负载均衡。
由于每个周期统计一次具有相同服务IP地址的各DNS节点内的各服务器的负载状况，因此，发送的重定向指令在该整个周期内均生效。
在步骤S108之后，在设定的监测周期内，该超载DNS节点根据重定向指令持续对其新接收到的查询信息进行重定向，其中，查询信息重定向至的DNS节点是与该超载DNS节点具有相同服务IP地址且节点压力小于节点压力阈值的DNS节点；由查询信息重定向至的DNS节点直接将查询应答反馈给查询用户。这样就可以将流向超载DNS节点的查询信息重定向至非超载的具有相同服务IP地址的其他DNS节点，使得整个网络的负荷比较均衡，提供了查询效率，降低了查询反馈信息的丢包率。
在经过一个或多个监测周期后，如果判断出原来超载DNS节点的负载小于节点压力阈值，则向该原来超载DNS节点发送流量停止转移指令，即，原来超载的DNS节点在访问流量正常的情况下，可以继续接收新的查询信息。
图2是本公开基于全网资源控制器进行访问控制的DNS anycast架构示意图。
如图2所示，全网DNS节点anycast架构由多个DNS节点和全网资源控制器构成，对于全网资源控制器，其功能可以包括但不限于：接收位于各个DNS节点的网管系统监测到的各个DNS节点内的各服务器的负载状况；通过各网管系统上报的数据计算各DNS节点合理的负载压力；对于超出合理负载压力的DNS节点，通过下发控制指令的方式自动地将用户查询流量重定向至其它具有相同服务IP地址的DNS节点。
（1）负载均衡算法如下：
对于节点的负载压力，主要考虑服务器的CPU利用率和访问流量吞吐率比例（即，服务器进、出流量中的最大值除以服务器端口容量的比例）两方面因素，基于这两方面的因素可以确定当前服务器的负载压力指数Q，例如，Q＝CPU利用率*0.5+访问流量吞吐率比例*0.5，其中，比例系数0.5可调整。
当前DNS节点压力阈值设定：例如，如果当前DNS节点内80%的服务器的负载压力指数Q均大于60%，则认为当前DNS节点的负载超过压力阈值，其中，上述参数80％和60％可根据系统配置进行调整。
如果当前DNS节点的负载大于压力阈值，则全网资源控制器通过监控就可以获知当前DNS节点超阈值的信息，然后可以通过指令下发至当前DNS节点，告知其将新用户的访问流量重定向至其它具有相同服务IP地址的负载较轻的DNS节点。
（2）重定向的算法如下：
为每个DNS节点配置单独的单播地址，以区分具有相同服务IP地址的多个DNS节点，在各个DNS节点间两两建立IP层隧道，例如，GRE（Generic Routing Encapsulation，通用路由封装），使得这些具有相同服务IP地址的各个DNS节点之间能够相互访问。
超载的DNS节点可以接收到来自全网资源控制器的控制指令，该控制指令包括指示将新流量转移至的DNS节点信息以及请求用户的源地址，以便于转移至的DNS节点能够直接将查询结果反馈给用户。
根据控制指令将新用户的访问流量通过隧道转移至其它负载较轻的DNS节点，被转移到的DNS节点直接向用户返回查询应答信息。
DNS节点的功能可以包括：能够被全网资源控制器所监测、能够采集其中各服务器的负载信息、能够接收全网资源控制器的控制指令以进行用户访问信息的重定向与恢复。
在根据本公开的另一实施例的基于域名服务器DNS节点任播架构的IP地址查询方法中，该实施例可以包括以下步骤：
首先建立整合全网DNS节点的网络，每个DNS节点可以读取全网资源控制器发出的控制指令、并且能够在DNS节点超载的情况下重定向用户查询流量，在DNS节点负载恢复正常的情况下取消用户查询信息的重定向；
其次，具有相同服务IP地址的各DNS节点接收用户提交的DNS解析请求，同时，全网资源控制器周期性地获取各DNS节点处网管系统监测到的节点内各服务器的负载状况；
在全网资源控制器周期性地获取到服务器的负载状况后，计算各DNS节点内各服务器的负载压力指数Q，将计算出的负载压力指数与压力阈值进行比较，如果该DNS节点超载，则全网资源控制器向该DNS节点发出相关控制指令，该指令可以包括：通知节点超负载、向具有相同服务IP地址的哪个DNS节点转移流量以及用户的源地址。
在流量重定向过程中，如果全网资源控制器发现原来超载的DNS节点的负载压力已经趋于正常，则向原来超载的DNS节点（即，目前正在进行流量重定向的节点）发出控制指令，指示其停止重定向。其实这是一个实时持续的过程，同时也与监测采样周期相关，例如，1分钟监测数据采样，控制指令发出后，超载DNS节点在这1分钟内持续转移新用户发起的查询请求，1分钟后，如果全网资源控制器监测到原超载DNS的负载正常，则全网资源控制器发出停止转移的指令。
通过反复监测与控制，可以使得全网内各DNS节点均处于较好的负载均衡状态。
上述实施例与现有DNS节点内的anycast方案相比，能够将负载均衡范围扩大至全网内具有相同服务IP地址的所有DNS节点。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述方法实施例的全部和部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算设备可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤，而前述的存储介质可以包括ROM、RAM、磁碟和光盘等各种可以存储程序代码的介质。
图3是本公开一个实施例的全网资源控制器的结构示意图。
如图3所示，该实施例中的全网资源控制器30可以包括负载监测单元302、压力指数计算单元304、节点压力判断单元306和重定向指令发送单元308。其中，
负载监测单元302，用于按照设定周期监测具有相同服务IP地址的各DNS节点内的各服务器的负载状况；
压力指数计算单元304，用于根据监测到的负载状况分别计算各DNS节点内的各服务器的负载压力指数；
节点压力判断单元306，用于根据计算出的各DNS节点内的各服务器的负载压力指数判断各DNS节点的负载是否大于节点压力阈值；
重定向指令发送单元308，用于如果一个DNS节点的负载大于节点压力阈值，则向该超载DNS节点发送重定向指令，重定向指令包含该超载DNS节点信息和查询信息重定向至的DNS节点信息。
该实施例通过全网资源控制器来统一控制用户对具有相同服务IP地址的各DNS节点的访问流量，在某个或某些DNS节点的负载大于节点压力阈值时，向该超载DNS节点发送重定向指令，以使该DNS节点在接收到重定向指令后能够将新收到的来自用户的查询信息重定向至节点压力小于压力阈值的DNS节点，进而可以在整个网络范围内实现DNS节点间的负载均衡。
其中，各DNS节点内的各服务器的负载状况可以包括但不限于服务器的CPU利用率与访问流量吞吐率比例。
进一步地，各DNS节点内的各服务器的负载压力指数可以通过各服务器的CPU利用率与访问流量吞吐率比例加权求和获得。
图4是本公开另一实施例的全网资源控制器的结构示意图。
如图4所示，与图3中的实施例相比，该实施例中的全网资源控制器40还可以包括：
流量停止转移指令发送单元402，用于在经过一个或多个监测周期后，如果判断出原来超载DNS节点的负载小于节点压力阈值，则向该原来超载DNS节点发送流量停止转移指令。这样可以保证整个网络内具有相同服务IP地址的各DNS节点能够实现负载均衡。
图5是本公开一个实施例的基于DNS节点任播架构的IP地址查询系统的结构示意图。
如图5所示，该实施例中的系统50可以包括具有相同服务IP地址的多个DNS节点502和分别与多个DNS节点相连的全网资源控制器504，其中，多个DNS节点内包含多个服务器，多个节点之间两两互连，并且多个节点中的每个节点均具有单独的单播地址，全网资源控制器504可以通过前述实施例实现。
本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同和相似的部分可以相互参见。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处可以参见方法实施例部分的说明。
虽然已参照示例性实施例描述了本公开，但应理解，本公开不限于上述的示例性实施例。对于本领域技术人员显然的是，可以在不背离本公开的范围和精神的条件下修改上述的示例性实施例。所附的权利要求的范围应被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。
Claims (10)
1.一种基于域名服务器DNS节点任播架构的IP地址查询方法，其特征在于，包括：
从全网的角度，按照设定周期监测各DNS节点内的各服务器的负载状况，其中，各DNS节点具有相同服务IP地址；
根据监测到的负载状况分别计算各DNS节点内的各服务器的负载压力指数；
根据计算出的各DNS节点内的各服务器的负载压力指数判断各DNS节点的负载是否大于节点压力阈值；
如果一个DNS节点的负载大于节点压力阈值，则向超载DNS节点发送重定向指令，所述重定向指令包含该超载DNS节点信息和查询信息重定向至的DNS节点信息。
2.根据权利要求1所述的基于DNS节点任播架构的IP地址查询方法，其特征在于，所述各DNS节点内的各服务器的负载状况包括服务器的CPU利用率与访问流量吞吐率比例。
3.根据权利要求2所述的基于DNS节点任播架构的IP地址查询方法，其特征在于，所述各DNS节点内的各服务器的负载压力指数通过各服务器的CPU利用率与访问流量吞吐率比例加权求和获得。
4.根据权利要求1所述的基于DNS节点任播架构的IP地址查询方法，其特征在于，所述方法还包括：
在设定的监测周期内，该超载DNS节点根据所述重定向指令持续对其新接收到的查询信息进行重定向，其中，查询信息重定向至的DNS节点是与该超载DNS节点具有相同服务IP地址且节点压力小于节点压力阈值的DNS节点；
由查询信息重定向至的DNS节点直接将查询应答反馈给查询用户。
5.根据权利要求1所述的基于DNS节点任播架构的IP地址查询方法，其特征在于，所述方法还包括：
经过一个或多个监测周期后，如果判断出原来超载DNS节点的负载小于节点压力阈值，则向该原来超载DNS节点发送流量停止转移指令。
6.一种全网资源控制器，其特征在于，包括：
负载监测单元，用于从全网的角度，按照设定周期监测各域名服务器DNS节点内的各服务器的负载状况，其中各DNS节点具有相同服务IP地址；
压力指数计算单元，用于根据监测到的负载状况分别计算各DNS节点内的各服务器的负载压力指数；
节点压力判断单元，用于根据计算出的各DNS节点内的各服务器的负载压力指数判断各DNS节点的负载是否大于节点压力阈值；
重定向指令发送单元，用于如果一个DNS节点的负载大于节点压力阈值，则向超载DNS节点发送重定向指令，所述重定向指令包含该超载DNS节点信息和查询信息重定向至的DNS节点信息。
7.根据权利要求6所述的全网资源控制器，其特征在于，所述各DNS节点内的各服务器的负载状况包括服务器的CPU利用率与访问流量吞吐率比例。
8.根据权利要求7所述的全网资源控制器，其特征在于，所述各DNS节点内的各服务器的负载压力指数通过各服务器的CPU利用率与访问流量吞吐率比例加权求和获得。
9.根据权利要求6所述的全网资源控制器，其特征在于，所述全网资源控制器还包括：
流量停止转移指令发送单元，用于在经过一个或多个监测周期后，如果判断出原来超载DNS节点的负载小于节点压力阈值，则向该原来超载DNS节点发送流量停止转移指令。
10.一种基于DNS节点任播架构的IP地址查询系统，其特征在于，包括具有相同服务IP地址的多个DNS节点和分别与所述多个DNS节点相连的权利要求6至9中任一项所述的全网资源控制器，其中，所述多个DNS节点内包含多个服务器，所述多个节点之间两两互连，并且所述多个节点中的每个节点均具有单独的单播地址。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |