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DNS (ドメイン ネーム システム) による負荷分散は、リクエストをさまざまなサーバーに分散することでネットワーク トラフィックを管理し、リソースの使用を最適化するための戦略です。以下に、このテクノロジーの実装原理、理由、メリットとデメリットを詳しく紹介します。

実施原則

1. DNS解決: ユーザーがアクセスしようとしたとき、例:www.example.comこのようなドメイン名を使用すると、デバイスは DNS サーバーに解決リクエストを送信します。
2. レコードタイプ : DNS サーバーは、負荷分散のために、通常、A レコード (IPv6 アドレスの場合は AAAA レコード) を使用して構成されます。各 A レコードはドメイン名を IP アドレスにマップします。
3. 複数の A レコード: 負荷分散を実現するために、ドメイン名は複数の A レコードに対応し、各レコードは異なるサーバー IP アドレスを指すことができます。
4. DNS応答 : 解決リクエストを受信すると、DNS サーバーは特定のポリシーに基づいて 1 つ以上の IP アドレスを選択してユーザーに返すことができます。これらの戦略には、ポーリング、位置認識、重量配分などが含まれます。

DNS ロード バランシングを使用する理由

• トラフィックを分散する: 単一サーバーの過負荷を回避し、トラフィックを複数のサーバーに分散して、Web サイトの可用性とパフォーマンスを向上させます。
• コスト効率: DNS ロード バランシングは、ソフトウェアと既存の DNS アーキテクチャを使用するため、一般にハードウェア ロード バランサよりも経済的です。
• 実装が簡単: DNS 負荷分散のセットアップは比較的簡単で、クライアント側またはサーバー側に追加のハードウェアをインストールする必要はありません。
• 柔軟性と拡張性: 需要が増加するにつれて、より多くのサーバー アドレスを DNS レコードに簡単に追加できます。

アドバンテージ

1. 単純: 複雑なネットワーク構成は必要なく、DNS レベルで設定するだけです。
2. 費用対効果: 追加の負荷分散ハードウェアまたはソフトウェアを購入する必要はありません。
3. 適応性のある: 戦略は、地理的位置、サーバー容量、その他の要因に基づいて柔軟に調整できます。

欠点がある

1. キャッシュの問題: DNS レコードをあらゆる場所でキャッシュすると、不均一なトラフィックや更新の遅延の問題が発生する可能性があります。
2. セッションの永続性が制限されている: DNS 解決はリクエストごとに変わる可能性があるため、ユーザーの連続したリクエストが常に同じサーバーにルーティングされることを保証することは困難です。
3. 細かいコントロールができない: ハードウェアやその他の高度な負荷分散テクノロジーと比較して、DNS 負荷分散はより限定された制御を提供し、複雑なトラフィック管理を実行するのは簡単ではありません。
4. 安全性: DNS が攻撃または改ざんされた場合、負荷分散システム全体のセキュリティも影響を受けます。

負荷分散用に DNS を構成するには、主に、DNS レコードに複数の A または AAAA レコードを設定して、各要求が異なるサーバー IP アドレスに解決される可能性があるようにする必要があります。ここでは、DNS レコードの設定方法を詳しく紹介し、サンプル コードを使用して、この機能をプログラムで実装する方法を説明します。また、BIND など、関連するオープンソース DNS サーバー ソフトウェアのソース コードも簡単に分析します。

DNS レコードを構成する

DNS 負荷分散を構成するには、ドメイン名の DNS 設定を制御できる必要があります。通常、これはドメイン レジストラが提供するコントロール パネルで行うか、DNS サーバー (BIND、PowerDNS など) を直接管理することで実行できます。

手順の例:

1. DNS プロバイダーのコントロール パネルにログインします。
2. DNS 管理領域に移動します。
3. 設定するドメイン名を選択します。
4. 複数の A レコードを追加し、それぞれが異なるサーバー IP アドレスを指すようにします。

たとえば、IP を持つサーバーが 3 台ある場合、192.168.1.1，192.168.1.2そして192.168.1.3、 できるよwww.example.com3 つの A レコードを追加します。

www.example.com IN A 192.168.1.1
www.example.com IN A 192.168.1.2
www.example.com IN A 192.168.1.3

コード

プログラミングでは、Python と次のようなライブラリを使用するなど、スクリプトを使用して DNS レコードの追加を自動化できます。dnspython DNS レコードを管理します。以下は、Python コードを使用して DNS レコードを追加する方法を示す基本的な例です (API 経由で DNS を管理する権限があると仮定します)。

import dns.update
import dns.query
import dns.tsigkeyring
 
# 定义认证密钥
keyring = dns.tsigkeyring.from_text({
    'keyname' : 'base64encodedkey=='
})
 
# 创建DNS更新对象
update = dns.update.Update('example.com', keyring=keyring)
 
# 添加A记录
update.add('www', 300, 'A', '192.168.1.1')
update.add('www', 300, 'A', '192.168.1.2')
update.add('www', 300, 'A', '192.168.1.3')
 
# 发送更新到DNS服务器
response = dns.query.tcp(update, 'DNS服务器IP')
 
print(response)

ソースコード分析

BIND などのオープン ソース DNS サーバーの場合、その中心は DNS クエリを処理し、DNS レコードを維持することです。 BIND は C で書かれており、そのコード ベースは ISC の Web サイトまたは GitHub で見つけることができます。以下は、BIND が DNS クエリを処理する方法を示す、簡略化された概念的なコード スニペットです。

void handle_query(int socket, struct dns_query query) {
    struct dns_record records[MAX_RECORDS];
    int count = find_dns_records(query.name, records);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        send_dns_response(socket, records[i]);
    }
}

この疑似コードは、BIND がどのように DNS レコードを検索し、クエリを受信した後に応答するかを示しています。実際の BIND 実装では、さまざまなタイプのレコード、キャッシュ管理、エラー処理などを処理するために、より複雑なロジックが組み込まれます。

このように、DNS サーバーは、構成された複数の A レコードに基づいてポーリング方式で異なる IP アドレスを返すことができるため、シンプルな負荷分散が実現され、複雑なセッション管理を必要としないシナリオに適しています。ただし、高い信頼性と細かい制御 (位置ベースの解決など) が必要なアプリケーション シナリオの場合は、通常、専門的な DNS サービスまたはカスタム開発を使用する必要があります。