Добрый день! Уважаемые читатели и гости одного из крупнейших IT блогов на просторах рунета Pyatilistnik.org. Продолжаем с вами усовершенствовать свои навыки и знания в сфере системного администрирования. В предыдущей статье мы с вами разобрали основные понятия DNS сервера и его компонентов. Сегодня мы более подробно разберем, одну из его полезнейших вещей, которую очень часто используют, например на RDS фермах, или различных балансировщиках. Речь пойдет про функционал DNS Round Robin, рассмотрим его настройку и его применение.
Теория
Статья описывает одну из технологий балансировки нагрузки, которая может быть реализована средствами DNS. Для перевода имени хоста в IP-адрес клиент DNS направляет серверу DNS рекурсивный запрос (т.е. запрос, на который сервер DNS возвращает клиенту либо ответ с IP адресом, либо ответ с ошибкой).
В подавляющем большинстве случаев в зонах DNS содержится только один IP адрес, соответствующий тому или иному имени хоста. А какой IP адрес будет возвращать клиенту сервер DNS, если зона содержит несколько записей типа A для одного и того же имени? Ответ простой: сервер DNS всегда возвращает клиенту все IP адреса, соответствующие запрашиваемому имени. А дальше клиент пытается связаться с первым IP адресом в списке и, если он не будет найден, делает попытку связаться со вторым адресом и т.д.
Предположим, у меня есть несколько зеркальных веб-сайтов по имени www.gorbunov.pro, расположенных на разных площадках и имеющих IP адреса 20.0.0.1, 30.0.0.1 и 40.0.0.1.
В ответ на рекурсивный запрос клиента об имени www.gorbunov.pro сервер DNS вернет клиенту весь набор записей из зоны:
Поскольку адрес 20.0.0.1 идет первым в списке, клиент всегда будет пытаться связаться именно с сайтом по адресу 20.0.0.1. Получается, что сайты 30.0.0.1 и 40.0.0.1 используются только как пассивный резерв. До тех пор, пока «жив» сайт по адресу 20.0.0.1, сайты 30.0.0.1 и 40.0.0.1 не получат от клиента ни одного запроса.
Как сделать, чтобы запросы “доставались” всем хостам? Ответ простой: настроить на сервере DNS функцию Round robin.
При включенной функции Round robin сервер DNS постоянно «перемешивает» ответы клиентам, поэтому на первый запрос клиента DNS об имени www.gorbunov.pro сервер DNS вернет ответ
На третий запрос будет ответ www.gorbunov.pro 40.0.0.1 www.gorbunov.pro 20.0.0.1 www.gorbunov.pro 30.0.0.1
В результате мы получаем динамическую балансировку запросов клиентов между несколькими хостами. Практика ____________________________________________________________________________________
Проверка работы DNS Round robin
В Windows Server опция Enable round robin включена по умолчанию. Достаточно в консоли DNS Manager открыть свойства DNS сервера и посмотреть вкладку Advanced.
Что такое DNS Round robin и как он работает-01
Для практической проверки функционала DNS Round robin создаем зону gorbunov.pro и добавляем в нее три записи для хоста www.
Что такое DNS Round robin и как он работает-02
Если вы попробуете теперь “попинговать” хост www.gorbunov.pro, то с удивлением обнаружите, что клиент все время отправляет пакеты на адрес 20.0.0.1 (выделено красным). Понятно, что ответа от хоста нет, но и DNS Round robin не работает!
Pinging www.gorbunov.pro [20.0.0.1] with 32 bytes of data: Request timed out. Request timed out. Request timed out. Request timed out.
Ping statistics for 20.0.0.1: Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss), C:\>ping www.gorbunov.pro
Pinging www.gorbunov.pro [20.0.0.1] with 32 bytes of data: Request timed out. Request timed out. Request timed out. Request timed out.
Ping statistics for 20.0.0.1: Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss), C:\> Анализ кэша DNS на стороне клиента дает следующий результат: C:\>ipconfig /displaydns
Windows IP Configuration
Теперь становится понятно, почему мы “пингуем” один и тот же хост 20.0.0.1. Сервер DNS возвращает клиенту все записи из зоны с указанием времени кэширования, равным по умолчанию 1 часу (или 3600 секундам). Поэтому до истечения времени кэширования (TTL – Time To Live) клиент больше не направляет к серверу DNS никаких новых запросов.
Сброс кэша командой ipconfig / flushdns и новая команда ping www.gorbunov.pro приводят, наконец к желаемому результату.C:\>ipconfig /flushdns Windows IP Configuration Successfully flushed the DNS Resolver Cache.
C:\>ping www.gorbunov.pro –n 1
Pinging www.gorbunov.pro [30.0.0.1] with 32 bytes of data: Request timed out.
Теперь ясно, что для правильной работы DNS Round robin потребуется изменение параметров кэширования, чтобы клиенты постоянно получали обновленный список с “перемешанными” записями. Настройка времени кэширования ответов DNS
Возможные варианты: постоянный сброс кэша на стороне клиента (плохой вариант); установка времени кэширования, равное нулю, в свойствах зоны (плохой вариант, поскольку влияет на всю зону); установка индивидуального времени кэширования на отдельных записях (хороший вариант).
Для настройки индивидуального времени кэширования в консоли DNS Manager требуется сначала включить режим View –> Advanced. Затем последовательно открываем свойства записей (в нашем примере это три записи www) и ставим время кэширования, равное нулю.
Что такое DNS Round robin и как он работает-03
Проверка работы дает в конце концов желаемый результат! C:\>ping www.gorbunov.pro –n 1
Pinging www.gorbunov.pro [20.0.0.1] with 32 bytes of data: Request timed out.
Ping statistics for 20.0.0.1: Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss), C:\>ping www.gorbunov.pro –n 1
Pinging www.gorbunov.pro [30.0.0.1] with 32 bytes of data: Request timed out.
Ping statistics for 30.0.0.1: Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss), C:\>ping www.gorbunov.pro –n 1
Pinging www.gorbunov.pro [40.0.0.1] with 32 bytes of data: Request timed out.
Ping statistics for 40.0.0.1: Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),
Файл зоны на сервере DNS при этом будет выглядеть так: ; ; Database file gorbunov.pro.dns for gorbunov.pro zone. ; Zone version: 7 ;
@ IN SOA dc01.contoso.com. hostmaster.contoso.com. ( 7 ; serial number 900 ; refresh 600 ; retry 86400 ; expire 3600 ) ; default TTL
www 0 A 20.0.0.1 0 A 30.0.0.1 0 A 40.0.0.1
Добавления нуля в записи типа A можно сделать и вручную непосредственно в файле зоны.
В настройках сервера DNS по умолчанию включена и опция Enable netmask ordering. Смысл опции заключаются в том, что при наличии нескольких IP адресов для одного и того же имени хоста сервер DNS анализирует из какой сети пришел запрос от клиента. Если IP сеть клиента совпадает с номером сети одного из IP адресов хоста, то такой IP всегда возвращается первым. Проще говоря, если в нашем примере клиент с адресом 30.67.98.123 будет запрашивать имя www.gorbunov.pro, то ему всегда первым в списке будет возвращаться адрес 30.0.0.1. В серверах Windows опция Enable netmask ordering перебивает опцию Enable round robin. Т.е. клиентам DNS первым всегда возвращается адрес ближайшего хоста, даже несмотря на правильно настроенную функцию DNS Round robin.
Технология DNS Round robin часто применяется для динамической балансировки нагрузки между зеркальными хостами. Она значительно проще в реализации, чем вариант настройки для тех же целей кластера NLB. При настройке DNS Round robin на серверах Windows не забывайте, что настройки по умолчанию для сервера DNS не позволяют в полной мере реализовать балансировку запросов и требуется ручная конфигурация сервера.
Блог Алексея Горбунова для специалистов по технологиям Microsoft. Учебные статьи, руководства для администраторов, практические примеры, консультации. «Я всегда выберу ленивого человека делать трудную работу, потому что он найдет легкий путь ее выполнения». Билл Гейтс. Короче, блог для тех, кто всегда ищет легкие пути 😉
Страницы
Что такое DNS Round robin?
Статья описывает одну из технологий балансировки нагрузки, которая может быть реализована средствами DNS.
Теория
Для перевода имени хоста в IP-адрес клиент DNS направляет серверу DNS рекурсивный запрос (т.е. запрос, на который сервер DNS возвращает клиенту либо ответ с IP адресом, либо ответ с ошибкой).
В подавляющем большинстве случаев в зонах DNS содержится только один IP адрес, соответствующий тому или иному имени хоста. А какой IP адрес будет возвращать клиенту сервер DNS, если зона содержит несколько записей типа A для одного и того же имени? Ответ простой: сервер DNS всегда возвращает клиенту все IP адреса, соответствующие запрашиваемому имени. А дальше клиент пытается связаться с первым IP адресом в списке и, если он не будет найден, делает попытку связаться со вторым адресом и т.д.
Предположим, у меня есть несколько зеркальных веб-сайтов по имени www.gorbunov.pro, расположенных на разных площадках и имеющих IP адреса 20.0.0.1, 30.0.0.1 и 40.0.0.1.
В ответ на рекурсивный запрос клиента об имени www.gorbunov.pro сервер DNS вернет клиенту весь набор записей из зоны:
Поскольку адрес 20.0.0.1 идет первым в списке, клиент всегда будет пытаться связаться именно с сайтом по адресу 20.0.0.1. Получается, что сайты 30.0.0.1 и 40.0.0.1 используются только как пассивный резерв. До тех пор, пока «жив» сайт по адресу 20.0.0.1, сайты 30.0.0.1 и 40.0.0.1 не получат от клиента ни одного запроса.
Как сделать, чтобы запросы “доставались” всем хостам? Ответ простой: настроить на сервере DNS функцию Round robin.
При включенной функции Round robin сервер DNS постоянно «перемешивает» ответы клиентам, поэтому на первый запрос клиента DNS об имени www.gorbunov.pro сервер DNS вернет ответ
В результате мы получаем динамическую балансировку запросов клиентов между несколькими хостами.
Практика
Проверка работы DNS Round robin
В Windows Server опция Enable round robin включена по умолчанию. Достаточно в консоли DNS Manager открыть свойства DNS сервера и посмотреть вкладку Advanced.
Для практической проверки функционала DNS Round robin создаем зону gorbunov.pro и добавляем в нее три записи для хоста www.
Если вы попробуете теперь “попинговать” хост www.gorbunov.pro, то с удивлением обнаружите, что клиент все время отправляет пакеты на адрес 20.0.0.1 (выделено красным). Понятно, что ответа от хоста нет, но и DNS Round robin не работает!
C:\> ping www.gorbunov.pro
Pinging www.gorbunov.pro [20.0.0.1] with 32 bytes of data: Request timed out. Request timed out. Request timed out. Request timed out.
Ping statistics for 20.0.0.1: Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),
C:\> ping www.gorbunov.pro
Pinging www.gorbunov.pro [20.0.0.1] with 32 bytes of data: Request timed out. Request timed out. Request timed out. Request timed out.
Ping statistics for 20.0.0.1: Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),
Анализ кэша DNS на стороне клиента дает следующий результат:
C:\> ipconfig /displaydns
Windows IP Configuration
Теперь становится понятно, почему мы “пингуем” один и тот же хост 20.0.0.1. Сервер DNS возвращает клиенту все записи из зоны с указанием времени кэширования, равным по умолчанию 1 часу (или 3600 секундам). Поэтому до истечения времени кэширования (TTL – Time To Live) клиент больше не направляет к серверу DNS никаких новых запросов.
Сброс кэша командой ipconfig / flushdns и новая команда pingwww.gorbunov.pro приводят, наконец к желаемому результату.
C:\> ipconfig /flushdns
Windows IP Configuration Successfully flushed the DNS Resolver Cache.
C:\> ping www.gorbunov.pro –n 1
Pinging www.gorbunov.pro [30.0.0.1] with 32 bytes of data: Request timed out.
Ping statistics for 30.0.0.1: Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),
Теперь ясно, что для правильной работы DNS Round robin потребуется изменение параметров кэширования, чтобы клиенты постоянно получали обновленный список с “перемешанными” записями.
Настройка времени кэширования ответов DNS
Для настройки индивидуального времени кэширования в консоли DNS Manager требуется сначала включить режим View –> Advanced. Затем последовательно открываем свойства записей (в нашем примере это три записи www) и ставим время кэширования, равное нулю.
Проверка работы дает в конце концов желаемый результат!
C:\> ping www.gorbunov.pro –n 1
Pinging www.gorbunov.pro [20.0.0.1] with 32 bytes of data: Request timed out.
Ping statistics for 20.0.0.1: Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),
C:\> ping www.gorbunov.pro –n 1
Pinging www.gorbunov.pro [30.0.0.1] with 32 bytes of data: Request timed out.
Ping statistics for 30.0.0.1: Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),
C:\> ping www.gorbunov.pro –n 1
Pinging www.gorbunov.pro [40.0.0.1] with 32 bytes of data: Request timed out.
Ping statistics for 40.0.0.1: Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),
Файл зоны на сервере DNS при этом будет выглядеть так:
; ; Database file gorbunov.pro.dns for gorbunov.pro zone. ; Zone version: 7 ;
@ IN SOA dc01.contoso.com. hostmaster.contoso.com. ( 7 ; serial number 900 ; refresh 600 ; retry 86400 ; expire 3600 ) ; default TTL
www 0 A 20.0.0.1 0 A 30.0.0.1 0 A 40.0.0.1
Добавления нуля в записи типа A можно сделать и вручную непосредственно в файле зоны.
Исключения
В настройках сервера DNS по умолчанию включена и опция Enable netmask ordering. Смысл опции заключаются в том, что при наличии нескольких IP адресов для одного и того же имени хоста сервер DNS анализирует из какой сети пришел запрос от клиента. Если IP сеть клиента совпадает с номером сети одного из IP адресов хоста, то такой IP всегда возвращается первым. Проще говоря, если в нашем примере клиент с адресом 30.67.98.123 будет запрашивать имя www.gorbunov.pro, то ему всегда первым в списке будет возвращаться адрес 30.0.0.1.
В серверах Windows опция Enable netmask ordering перебивает опцию Enable round robin. Т.е. клиентам DNS первым всегда возвращается адрес ближайшего хоста, даже несмотря на правильно настроенную функцию DNS Round robin.
Выводы
Технология DNS Round robin часто применяется для динамической балансировки нагрузки между зеркальными хостами. Она значительно проще в реализации, чем вариант настройки для тех же целей кластера NLB. При настройке DNS Round robin на серверах Windows не забывайте, что настройки по умолчанию для сервера DNS не позволяют в полной мере реализовать балансировку запросов и требуется ручная конфигурация сервера.
Round robin DNS — один из методов распределения нагрузки, или отказоустойчивости за счёт избыточности количества серверов, с помощью управления ответами DNS-сервера в соответствии с некой статистической моделью. Обычно применяется к таким интернет-серверам, как веб-серверы, FTP-серверы.
В простейшем случае Round robin DNS работает, отвечая на запросы не только одним IP-адресом, а списком из нескольких адресов серверов, предоставляющих идентичный сервис. Порядок, в котором возвращаются IP-адреса из списка, основан на алгоритме round-robin. С каждым ответом последовательность ip-адресов меняется. Как правило, простые клиенты пытаются устанавливать соединения с первым адресом из списка, таким образом разным клиентам будут выданы адреса разных серверов, что распределит общую нагрузку между серверами.
Не существует стандартной процедуры для определения того, какие адреса будут использоваться запрашивающим приложением — некоторые серверы пытаются изменить порядок списка, уделяя приоритетное внимание численно более «близким» сетям. Некоторые настольные клиенты пытаются получить альтернативные адреса после того, как не удалось установить соединение в течение 30—45 секунд.
Круговая система DNS часто используется для распределения нагрузки территориально распределённых веб-серверов. Например, у компании есть один домен и три идентичных веб-сайта, расположенных на трёх серверах с тремя разными адресами. Когда один пользователь получает доступ к главной странице, он будет направлен на первый адрес IP. Второй пользователь, обращающийся к главной странице, будет отправлен на следующий адрес IP, а третий пользователь будет отправлен на третий адрес. В каждом случае, когда IP-адрес выдается, он отправляется в конец списка. Четвёртый пользователь, следовательно, будет отправлен вновь на первый адрес IP, и так далее.
Хотя Round robin DNS (RR DNS) легко реализовать, всё же этот алгоритм имеет несколько проблематичных недостатков, связанных с кэшированием записи в иерархии RR DNS самого себя, а также с кэшированием на стороне клиента, выданного адреса и его повторного использования, сочетание которых трудно управляемо. RR DNS не опирается на доступность услуг. К примеру, если сервис на одном из адресов недоступен, RR DNS будет продолжать раздавать этот адрес и клиенты будут по-прежнему пытаться соединиться с неработающим сервером.
Кроме того, оно не может быть лучшим выбором для балансировки нагрузки на самого себя, поскольку он лишь заменяет порядок адресов каждый раз, когда имя сервера запрашивается. Не существует учёта соответствия IP-адреса пользователя и его географического расположения, времени выполнения, нагрузки на сервер, перегрузки сети и т. д. Круговая система DNS нагрузки лучше всего подходит для услуг с большим количеством равномерно распределенных соединений с серверами эквивалентной мощности. В противном случае он просто делает распределение нагрузки.
Существуют методы, чтобы преодолеть такие ограничения. Например, модифицированные DNS-сервера (такие, как lbnamed) могут регулярно опрашивать зеркала серверов для проверки их доступности и нагруженности. Если сервер не отвечает по мере необходимости, он может быть временно удалён из пула DNS, пока он не сообщит, что опять работает в соответствии со спецификацией.
Управление ответами DNS (т. е. списком возвращенных IP-адресов) – хороший, хотя и очень противоречивый метод распространения приложения. Если вы хотите сократить расходы на оборудование и инфраструктуру, DNS может обеспечить высокую доступность.
Данное руководство поможет создать географически распределенное, высокодоступное приложение с минимальным простоем с помощью DNS.
Высокая доступность
Если от приложения зависит ваш бизнес, вы должны поддерживать его работу 24 часа в сутки 7 дней в неделю, без сбоев и простоя. К сожалению, горизонтальное масштабирование не всегда помогает избежать простоя (особенно если сбой произошел в центре обработки данных).
Разместив виртуальные серверы в разных центрах обработки в разных регионах, вы можете обеспечить более стабильную работу приложения.
Высокая доступность – это качество, присущее структурам, в которых нет единой точки отказа.
Примечание: Вы можете подключить плавающие IP-адреса. Плавающий IP-адрес – это общедоступный статический IP-адрес, который можно мгновенно присвоить другому серверу. Подробнее об этой функции читайте в статье Использование плавающих IP-адресов.
Структура развертывания высокодоступного приложения
Структура развертывания высокодоступного приложения зависит от обслуживания запросов из разных центров обработки данных.
Существует много способов реализации такой структуры, но проще всего, пожалуй, просто воспользоваться преимуществами DNS.
Когда пользователь вводит доменное имя веб-сайта, с помощью набора определенных правил (то есть протокола), веб-браузер подключается к серверам имен и запрашивает адреса машин, на которых размещен указанный веб-сайт. Получив IP-адрес, он отправляет запрос с некоторыми дополнительными данными на этот компьютер и отображает ответ.
DNS позволяет поддерживать несколько записей (даже одного вида), благодаря чему становится возможным перечислить несколько хостов.
Представьте ситуацию (как показано на приведенной выше схеме): вы указываете IP-адрес двух балансировщиков нагрузки или обратных прокси-серверов, расположенных в двух разных ЦОД, каждый из которых настроен для балансировки нагрузки между серверами приложений, которые также расположены в разных местах. Если один из центров обработки данных становится недоступным, веб-браузер клиента попытается использовать следующие записи IP-адресов, возвращаемые DNS-сервером, и повторить процесс для получения доступа к сайту.
Такая технология балансировки нагрузки называется round robin DNS.
На первый взгляд такая технология может показаться сложной. Попробуем подвести итоги:
Развертывание высокодоступного приложения
Примечание: Описанная ниже процедура не зависит от языка программирования или типа веб-сервера. Следуя этим инструкциям, вы можете достичь высокой доступности вне зависимости от фреймворка, веб-сервера или HTTP-сервера.
Настройка балансировки нагрузки или обратного прокси-сервера
Сначала нужно обеспечить балансировку нагрузки. Для этого подготовьте два (или больше) балансировщика нагрузки, которые смогут взаимодействовать с серверами приложений.
Создайте два сервера в двух разных ЦОД.
Чтобы обеспечить распределение нагрузки, установите Nginx, Apache или HAProxy.
Читайте также:
Узнайте IP-адрес балансировщиков.
Настройте записи DNS.
Запись A преобразовывает домен (например www.example.com) в понятный машине IP-адрес.
Настроив два балансировщика, создайте две записи А.
Обычно это можно сделать с помощью панели управления во вкладке DNS.
После этого настройте серверы приложений. Вам понадобится два сервера в разных ЦОД.
Затем нужно настроить балансировщики нагрузки для распределения и проксирования запросов между серверами приложения. Это можно сделать с помощью этих руководств:
Затем нужно настроить базу данных.
В зависимости от выбранного вами сервера базы данных выполните одно из предложенных руководств на сервере БД и настройте репликацию.
