DNS就是域名系统，是因特网中的一项核心服务，是用于实现域名和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，得到该主机名对应的IP地址的过程叫做域名解析（或主机名解析）。

基本概念

域名

如上图所示，域名结构是树状结构，树的最顶端代表根服务器，根的下一层就是由我们所熟知的.com、.net、.cn等通用域和.cn、.uk等国家域组成，称为顶级域。网上注册的域名基本都是二级域名，比如http://baidu.com、http://taobao.com 等等二级域名，它们基本上是归企业和运维人员管理。接下来是三级或者四级域名，这里不多赘述。总体概括来说域名是由整体到局部的机制结构。

域名的层级结构如下。

主机名.次级域名.顶级域名.根域名
# 即
host.sld.tld.root

记录

域名与IP之间的对应关系，称为”记录”（record）。根据使用场景，”记录”可以分成不同的类型（type），前面已经看到了有A记录和NS记录。

常见的DNS记录类型如下。

  • A：地址记录（Address），返回域名指向的IP地址。
  • NS：域名服务器记录（Name Server），返回保存下一级域名信息的服务器地址。该记录只能设置为域名，不能设置为IP地址。
  • MX：邮件记录（Mail eXchange），返回接收电子邮件的服务器地址。
  • CNAME：规范名称记录（Canonical Name），返回另一个域名，即当前查询的域名是另一个域名的跳转，详见下文。
  • PTR：逆向查询记录（Pointer Record），只用于从IP地址查询域名，详见下文。

一般来说，为了服务的安全可靠，至少应该有两条NS记录，而A记录和MX记录也可以有多条，这样就提供了服务的冗余性，防止出现单点失败。

CNAME记录主要用于域名的内部跳转，为服务器配置提供灵活性，用户感知不到。举例来说，facebook.github.io这个域名就是一个CNAME记录。

$ dig facebook.github.io

...
;; ANSWER SECTION:
facebook.github.io. 3370    IN  CNAME   github.map.fastly.net.
github.map.fastly.net.  600 IN  A   103.245.222.133

上面结果显示，facebook.github.io的CNAME记录指向github.map.fastly.net。也就是说，用户查询facebook.github.io的时候，实际上返回的是github.map.fastly.net的IP地址。这样的好处是，变更服务器IP地址的时候，只要修改github.map.fastly.net这个域名就可以了，用户的facebook.github.io域名不用修改。

由于CNAME记录就是一个替换，所以域名一旦设置CNAME记录以后，就不能再设置其他记录了（比如A记录和MX记录），这是为了防止产生冲突。举例来说，foo.com指向bar.com，而两个域名各有自己的MX记录，如果两者不一致，就会产生问题。由于顶级域名通常要设置MX记录，所以一般不允许用户对顶级域名设置CNAME记录。

使用

工具软件dig可以显示整个查询过程。

$ dig math.stackexchange.com

这个命令会输出以下的信息

1、查询参数和统计。 2、查询内容，上面结果表示，查询域名math.stackexchange.com的A记录，A是address的缩写。 3、DNS服务器的答复，math.stackexchange.com有四个A记录，即四个IP地址。600是TTL值（Time to live 的缩写），表示缓存时间，即600秒之内不用重新查询。 4、stackexchange.com的NS记录（Name Server的缩写），即哪些服务器负责管理stackexchange.com的DNS记录。stackexchange.com共有四条NS记录，即四个域名服务器，向其中任一台查询就能知道math.stackexchange.com的IP地址是什么。 5、四个域名服务器的IP地址，这是随着前一段一起返回的。 6、DNS服务器的一些传输信息。本机的DNS服务器是192.168.1.253，查询端口是53（DNS服务器的默认端口），以及回应长度是305字节。

如果我们不想看到这么多内容，可以使用+short参数。只返回math.stackexchange.com对应的4个IP地址（即A记录）。

原理

DNS解析的过程

  1. 在浏览器中输入www.qq.com域名，操作系统会先检查自己本地的hosts文件是否有这个网址映射关系，如果 有，就先调用这个IP地址映射，完成域名解析。

  2. 如果hosts里没有这个域名的映射，则查找本地DNS解析器缓存，是否有这个网址映射关系，如果有，直接返 回，完成域名解析。

  3. 如果hosts与本地DNS解析器缓存都没有相应的网址映射关系，首先会找TCP/IP参数中设置的首选DNS服务器， 在此我们叫它本地DNS服务器，此服务器收到查询时，如果要查询的域名，包含在本地配置区域资源中，则返 回解析结果给客户机，完成域名解析，此解析具有权威性。

  4. 如果要查询的域名，不由本地DNS服务器区域解析，但该服务器已缓存了此网址映射关系，则调用这个IP地址 映射，完成域名解析，此解析不具有权威性。

  5. 如果本地DNS服务器本地区域文件与缓存解析都失效，则根据本地DNS服务器的设置(是否设置转发器)进行 查询，如果未用转发模式，本地DNS就把请求发至 “根DNS服务器”，“根DNS服务器”收到请求后会判断这 个域名(.com)是谁来授权管理，并会返回一个负责该顶级域名服务器的一个IP。本地DNS服务器收到IP信息 后，将会联系负责.com域的这台服务器。这台负责.com域的服务器收到请求后，如果自己无法解析，它就会 找一个管理.com域的下一级DNS服务器地址(qq.com)给本地DNS服务器。当本地DNS服务器收到这个地址后，就 会找qq.com域服务器，重复上面的动作，进行查询，直至找到www.qq.com主机。

  6. 如果用的是转发模式，此DNS服务器就会把请求转发至上一级DNS服务器，由上一级服务器进行解析，上一级 服务器如果不能解析，或找根DNS或把转请求转至上上级，以此循环。不管是本地DNS服务器用是是转发，还 是根提示，最后都是把结果返回给本地DNS服务器，由此DNS服务器再返回给客户机。

架构中使用场景

1、反向代理水平扩展

其实就是让dns解析出多个实例的地址，进行负载均衡。在dns-server对于同一个域名可以配置多个nginx的外网ip，每次dns解析请求，轮询返回不同的ip，这样就能实现nginx的水平扩展，这个方法叫“dns轮询”。

2、web-server负载均衡

其实和反向代理负载均衡一个道理，只不过这次解析出来的是多个web服务的地址，其实大部分是dns负载均衡反向代理，反向代理再负载均衡web实例，两者结合起来使用。

3、用户就近访问

根据用户ip来返回最近的服务器ip，称为“智能dns”，cdn以及多机房多活中最常用。