DNS解析过程和域名收敛、域名发散、SPDY应用

前段时间项目要做域名收敛，糊里糊涂的完成了，好多原理不清晰，现在整理搜集下知识点。

域名收敛的目的是什么？简单来说就是域名解析慢。那为什么解析慢？且听下文慢慢道来。

什么是DNS？

  DNS( Domain Name System)是“域名系统”的英文缩写，是一种组织成域层次结构的计算机和网络服务命名系统，它用于TCP/IP网络，它所提供的服务是用来将主机名和域名转换为IP地址的工作。

DNS就是这样的一位“翻译官”，它的基本工作原理可用下图来表示。

DNS域名称

    域名系统作为一个层次结构和分布式数据库，包含各种类型的数据，包括主机名和域名。DNS数据库中的名称形成一个分层树状结构称为域命名空间。域名包含单个标签分隔点，例如：im.qq.com。
完全限定的域名 (FQDN) 唯一地标识在 DNS 分层树中的主机的位置，通过指定的路径中点分隔从根引用的主机的名称列表。 下图显示与主机称为 im 内 qq.com DNS 树的示例。 主机的 FQDN 是 im.qq.com。
DNS 域的名称层次结构

 

 

 

 

 

DNS域名称空间的组织方式

    按其功能命名空间中用来描述 DNS 域名称的五个类别的介绍详见下表中，以及与每个名称类型的示例。

 

 

DNS 和 Internet 域

    互联网域名系统由名称注册机构负责维护分配由组织和国家/地区的顶级域在 Internet 上进行管理。 这些域名按照国际标准 3166。 一些很多现有缩写，保留以供组织中，以及两个字母和三个字母的国家/地区使用的缩写使用下表所示。一些常见的DNS域名称如下图：

DNS服务的工作过程

当 DNS 客户机需要查询程序中使用的名称时，它会查询本地DNS 服务器来解析该名称。客户机发送的每条查询消息都包括3条信息，以指定服务器应回答的问题。
● 指定的 DNS 域名，表示为完全合格的域名 (FQDN) 。
● 指定的查询类型，它可根据类型指定资源记录，或作为查询操作的专门类型。
● DNS域名的指定类别。
    对于DNS 服务器，它始终应指定为 Internet 类别。例如，指定的名称可以是计算机的完全合格的域名，如im.qq.com，并且指定的查询类型用于通过该名称搜索地址资源记录。
    DNS 查询以各种不同的方式进行解析。客户机有时也可通过使用从以前查询获得的缓存信息就地应答查询。DNS 服务器可使用其自身的资源记录信息缓存来应答查询，也可代表请求客户机来查询或联系其他 DNS 服务器，以完全解析该名称，并随后将应答返回至客户机。这个过程称为递归。
    另外，客户机自己也可尝试联系其他的 DNS 服务器来解析名称。如果客户机这么做，它会使用基于服务器应答的独立和附加的查询，该过程称作迭代，即DNS服务器之间的交互查询就是迭代查询。
DNS 查询的过程如下图所示。

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13台根DNS，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。 

举个栗子，从客户端到本地 DNS 服务器（又称 Local DNS ，就是你电脑里面配置的或者 DHCP 分配的）是属于递归查询，而 DNS 服务器之间就是的交互查询就是迭代查询。

 

可以看到，如果 LocalDNS 本地没有缓存，是费了老鼻子劲了，几乎绕了地球一大圈（稍微夸张）。下面附上在 2G，3G，4G， WIFI 情况下 DNS 递归解析的时间 （ms）：

 

 

网络\域	com	taobao.com	www.taobao.com	总耗时
2G	1421	2732	8166	7997	20316
3G	748	680	549	58	2035
4G	649	575	454	55	1733
WIFI	91	65	201	48	405

 

由此可见，减少非必要 DNS 请求，将相关域名收敛成一个，可以尝到缓存的红利，进而可以减少打开页面时间。

域名发散的目的和作用

域名发散出现的原因其实真得浏览器. md~ 以前网速慢，设备差，稍微流量大一点 Server 就崩溃了。 所以, 为了保护你的服务器不被强暴到崩溃，浏览器要对max connections 有限制.如果每个用户的max connections 不限制的话， 结果就是, 服务器的负载能力会低至冰点~另外还有一个方面就是, 识别用户不是DDOS attacker. 原因我就不多说了。 如果有大神的话，可以DDOS一下,试一试，表示，我的电脑扛不住.

由于浏览器的限制，每个浏览器，允许对每个域名的连接数一般是有上限的.

这是 browserscrope 生成的结果.通过这样图，我们就可以知道在一些现代浏览器内每个hostname的最大连接数基本都是6个，但是IE这个傻逼，不知道抽风了么？ 当然，如果 进行了DS之后 增加连接，也还是有最大的连接数的(比如17)。

这里，为了讲解清晰，我举个例子吧. 假设现在浏览器对每个域名连接数为1. 那么现实情况是.

浏览器解析完我们的文档之后开始发起请求，对文件进行加载. 然后一个一个文件 在max connections 下进行排队下载.

但如果我们使用了域名分散之后，使用多个domain进行资源的下载，就有.

这样完全可以省略掉排队的时间.提升网页加载的速度.

 

服务器对于每个域名的限制只是针对于hostname而已, 就算你的IP地址一样，也是没有太大关系的。所以，这里就可以使用CNAME来创建，不同域名相同IP的映射.

CNAME全称就是Canonical Name。 他是DNS服务商提供的一项服务，用来给你的网站设置别名。

比如，你现在的网站是abc.example.com. 但是，你也想使用def.example.com 来访问相同的网站， 那么这就需要你使用CNAME 来对你的域名设置alias. 通常不同的服务商有着不同的设置方法. 比如: 国外的 maxCDN 。

这样，就能很方便的设置另外的域名来增加你文件的connections number.

另外,还可以在DNS服务商下申请子域。这些都是可行的.

 

SPDY应用

对于PC端上,几十ms的解析速度来说还好，但是，在手机端上,DNS 解析的效果我就呵呵了. 少则几百毫秒，多则1s+.

这里我们用数据说话.

手机端页面加载数和域名分散数的关系. from Mobify Developer

现在，各大浏览器都已经提升了资源的下载数，所以，域名分散的必要性也就没这么大了. 可以从上表看出，在2个域名分散条件下，网页的加载速度提升较大，而第三个以后就比较慢了。 所以， 一般来说，域名分散的数量最好在3以下.

那有没有其他办法能够代替DS呢？ 事实上有的， 最出名的应该算CDN 和 SPDY.

CDN跟域名收敛没有关系，而是取决于服务器的分布缓存和负载均衡，故本文不做探讨。

SPDY

 

SPDY可以说是DS杀手. SPDY 的作用就是，在不增加域名的情况下，解除最大连接数的限制. 卧槽~ 怎么听起来就像一个 sliver bullet. 没错，可以说SPDY 就是 HTTP2的前身.

SPDY是google主导的一种新型通信方式.主要的特点就是多路复用. 他的目的就是致力于取消max connections 上限. 不过由于推广时间短，全世界使用的网页数都比较少. 但，据chromium统计，使用了SPDY网页速率 差不多提升了 28%~64% 左右. 所以,说SPDY的出现，可以让DS的存在变的毫无价值.

那SPDY具体的优势在哪里.

 

• 解决了HTTP只能 One request per connection. 当连接完成后，可以实现并行下载多个资源文件

• 服务器推的技术, 和SSE的理念类似，不过更靠底层。直接可以实现无需用户等待，直接后台发资源(感觉就像写APP了，有木有)

• 请求头的复用. 当你前几次的请求头内容没多大变化的时候，就会省去几个相同的,实现Header Compression

• 数据压缩: 在HTTP1.1 有 Content-Encoding: gzip, Transfer-Encoding: chunked. 来显式表明开启文本压缩。但在SPDY里，所有的文本数据默认都会被压缩.SPDY目前的兼容性是IE11+.(所以说还是任重而道远)

 

那如何开启SPDY呢? 很简单，使用nginx的用户，可以下载一个ngx_http_spdy_module 的模块. 使用apache的用户，可以下载一个 mod_spdy module 的模块.

最后总结

域名发散是因为浏览器对同一域名做了最大连接数限制，所以为了让浏览器并发加载而做发散，缺点是域名过多会引起DNS解析耗时。

域名收敛可以解决DNS解析耗时问题，缺点是浏览器的最大连接数限制，需排队加载，影响效率。

SPDY的出现解决了上面的问题，兼容了两者的优势，它能解除浏览器的最大连接数的限制，使用一个域名并发加载，所以SPDY+域名收敛是最优的解决方案。

 

资料参考：

http://www.tuicool.com/articles/YfyIVjv

http://www.chinaz.com/web/2016/0408/520211.shtml

http://369369.blog.51cto.com/319630/812889/

http://www.tuicool.com/articles/emqYFj3