CSE_lecture20:network-dns-cdn

DNS & Naming Scheme

the design of DNS

实现hostname和IP地址的转换，从而实现用户友好

一个域名可以对应多个IP地址，从而实现负载均衡，允许用户访问一个更近的IP地址；一个IP地址也可以对应多个域名；这种映射关系可以发生变化，但需要向DNS服务商发送请求

为了能够扩大规模，需要引入hierarchy的思想，即进行分层，分成不同的域，每个zone使用不同的name server解析

name server分为：

• root zone由ICANN管理，非盈利
• “.com” zone由VeriSign管理，盈利
• 从root zone到”.com” zone一层一层管理下面的域名

以”ipads.se.sjtu.edu.cn”为例，lookup算法为：

• 从root开始，告诉我们”cn”的name server的IP
• “cn” name server告诉我们”edu.cn”的name server的IP
• 以此类推，直到知道”ipads.se.sjtu.edu.cn”的IP

即每一层的name server并不需要记住过多的域名，只需要记录下一层的几个节点即可

DNS的name都是全局的，因此没有上下文的问题。域名使用”.”分割，因此实际为”ipads.se.sjtu.edu.cn.”，最后的点表示root

每个zone会对应多个name server，从而提高容错

look-up算法可以进行改进：

• 第一个DNS请求可以到任何name server，降低root的压力，这是依靠缓存实现的
• recursion: 降低client的压力，即由name server来帮忙递归找域名地址，好处是更快，缺点是请求是有状态的，因此只用于小范围
• caching: 将访问过的地址缓存在DNS client和name server中，但会设置TTL

behind the DNS design

DNS设计的优点有：

• hierarchy的设计让管理分化，只需要将新的域名分配给直属的上级name server，简化了域名的管理
• global name防止了DNS指定上下文，而是产生一个唯一的域名
• lookup的性能要求不高，使得性能具备scalable
• 一个zone有多个name server，提高了容错

DNS设计的缺点有：

• 谁去控制root zone和”com” zone等等？
• root server的负载依然很高，尤其是当访问不存在的域名时，可能出现缓存穿透
• client无法确定DNS服务器的响应是否正确

content distribution

需要减小访问网络上大型文件的延迟，client端可以使用cache，而server端也会使用cache，但由于文件很大可能装不下，因此额外使用一些服务器专门用于缓存大型文件，即CDN

CDN离发出请求的client越近越好，content提供者会进行预热，在大量请求到达之前将大型文件提前缓存在CDN上，从而提升性能

HTTP redirection中，一个服务器收到请求后，会让client redirect到一台更近的服务器。好处是可以细粒度分发资源，缺点是增加了一次RTT，但对于大型文件而言可以接受

也可以通过DNS选择服务器，即在资源对应的多个IP地址中选择更近的那个。好处是降低时延，缺点是强依赖IP地址

naming scheme

naming schemes包括：names, values, look-up algorithm

binding即实现name和value的绑定，可以是一对一，也可以是一对多、多对一；而resolve实现了name的解析

naming context包括两大类：context和name分开，如inode；context是name的一部分，内嵌在其中，如邮件。当name space只有一个context时为universal name spaces，全球唯一

决定context的方法有：

• 硬编码在resolver里面，如universal name spaces
• 从环境变量中寻找，但需要正确的context

name mapping的算法有：

• 查表
• 递归查找
• 并列查找，如$PATH，冒号隔开的是并列关系