cmu440(15) DNS

DNS设计

作用

DNS: name -> IP address

挑战

我们如何将这个扩展到广域网？

为什么不是集中DNS

• 流量
• 遥远的中央数据库
• 单点更新
• 单点故障
  Doesn’t scale!

goals

基本上是一个广域分布式数据库
可扩展性
稳健性
不需要：原子性、强一致性

DNS主机条目的属性

不同种类的映射是有可能的：

1. 简单案例：1-1域名和IP地址之间的映射：
   • kittyhawk.cmcl.cs.cmu.edu maps to 128.2.194.242
2. 多个域名映射到相同的IP地址：
   • eecs.mit.edu and cs.mit.edu both map to 18.62.1.6
3. 单个域名映射到多个IP地址：
   • aol.com and www.aol.com map to multiple IP addrs.
4. 某些有效的域名不映射到任何IP地址：
   • for example: cmcl.cs.cmu.edu

DNS设计：层次结构定义

1. 层次结构中的每个节点都存储一个以相同后缀结尾的名称列表
   • Suffix = path up tree

2. 例如，给定这棵树，在哪里将被存储：

   
   
   image.png

DNS设计：区域定义

1. 区域=连续的名称空间部分
   • 例如，完整的树，单个节点或子树
2. 一个区域有一组关联的名称服务器
   • 必须存储名称和树链接的列表

image.png

DNS设计：续。

1. 通过说服所有者节点创建/委托一个子区域来创建区域
   • 区域内的记录存储多个冗余名称服务器
   • 主/主名称服务器手动更新
   • 辅助/冗余服务器通过区域传输名称空间进行更新
   • 区域传输是DNS服务器“配置”的批量传输 - 使用TCP来确保可靠性
2. Example:
   • 由CMU.EDU管理员创建的CS.CMU.EDU
   • 谁创建CMU.EDU或.EDU？

DNS：根名称服务器

1. 负责“根”区
2. 全球13个根名称服务器
   • 目前{a-m} .root-servers.net
3. 本地名称服务器在无法解析名称时联系根服务器
   • 使用众所周知的根服务器进行配置

服务器/解析器

1. 每台主机都有一个解析器
   • 通常是应用程序可链接到的库
   • 手动配置本地名称服务器（例如/etc/resolv.conf）
2. 名称服务器
   • 要么负责一些区域或...
   • 本地服务器
     • 查找本地主机的远程主机名
     • 通常回答关于本地区域的查询

Typical Resolution

image.png

解决www.cmu.edu的步骤

1. 应用程序调用gethostbyname（）（RESOLVER）
2. 解析器联系本地名称服务器（S1）
3. S1向根服务器（S2）查询（www.cmu.edu）
4. S2返回cmu.edu的NS记录（S3）

S3的记录怎么样？
这是附加信息部分的用途（PREFETCHING）
S1查询www.cmu.edu的S3
S3返回www.cmu.edu的记录

查询方法

1. 递归查询：
   • 服务器熄灭并搜索更多信息（递归）
   • 只返回最终答案或“找不到”
2. 迭代查询：
   • 服务器尽可能多地响应（迭代）
   • “我不知道这个名字，但问这个服务器”

工作负载对选择的影响？

1. 本地服务器通常会递归
2. 根/远程服务器进行迭代

image.png

工作量和缓存

1. 所有服务器/名称是否可能同样受欢迎？
   • 为什么这会成为一个问题？ 我们如何解决这个问题？
2. DNS响应被缓存
   • 快速响应重复翻译
   • 其他查询可能会重用查找的某些部分
3. DNS负面查询被缓存
   • 不必重复过去的错误
   • 例如。 拼写错误，在resolv.conf中搜索字符串
4. 缓存的数据周期性超时
   • 由数据所有者控制的数据的生存时间（TTL）
   • 每条记录都传递TTL

可靠性

1. DNS服务器被复制

• 如果≥一个副本启动，名称服务可用
• 查询可以在副本之间进行负载平衡

2. UDP用于查询

• UDP
• 为什么不适用TCP？
  当一个辅助DNS服务器启动时，它需要与主DNS服务器通信，并加载数据信息，这就叫做区传送（TCP）
  UDP传输速率快，不用牵手，重传丢包交给上层应用来做

3. 超时尝试备用服务器
4. Try alternate servers on timeout
   Exponential backoff when retrying same server
5. Same identifier for all queries
   Don’t care which server responds