全局负载均衡实现原理

一、全局负载均衡实现了什么？

1、全局负载均衡是基于DNS实现的一套负载均衡系统，系统具备基本的域名解析功能，通过用户请求的域名，响应经过负载策略计算后的ip地址给客户端。

2、客户端访问test.com的网站时，浏览器首先通过DNS查询，将域名转换为IP地址，然后再通过IP地址访问实际的网站服务器，完成网页的请求。

二、如何将域名DNS请求接入到全局负载均衡服务

通常DNS权威服务器可以采用两种方式将域名的请求引导至另一个DNS权威服务器。

1、第一种方式是通过NS记录子域授权的方式，将整个子域名授权到其他DNS权威服务器，比如设置www.test.com的ns记录为ns1.gslb.ctyun.cn和ns2.gslb.ctyun.cn。

2、第二种方式是通过CNAME记录的方式，设置www.test.com的CNAME记录指向xxxxx.gslb.ctyun.cn（开通全局负载均衡产品服务后，系统自动分配地址）。

三、全局负载均衡业务层整体原理图

1、负载均衡组件

全局负载均衡主要由Auth-DNS组件、GSLB组件、monitor组件组成。各自负责的功能如下：

Auth-DNS模块：基于DNS协议实现的简化版权威DNS服务器，只提供A记录和AAAA记录的DNS请求服务。

GSLB模块：根据用户创建的各种负载均衡策略、pool池负载均衡算法、和IP健康状态选择合适的IP地址返回给用户。

monitor模块：探测pool池内ip地址健康状态。

2、域名DNS请求流程

a) Auth-DNS组件接收用户请求

终端用户通过浏览器访问域名时，本地DNS会将域名解析请求发送到DNS递归服务器（如114.114.114.114），然后经过DNS递归服务器的迭代请求，最终会将域名解析请求发送到全局负载均衡服务的Auth-DNS组件；

Auth-DNS组件接收DNS请求后，根据RFC1035、RFC2671、RFC7871等相关DNS协议进行解析。获取DNS请求中的源IP地址、域名和请求类型，在获取源IP地址时，优先使用edns-client-subnet协议携带的用户真实IP地址。

b) GSLB组件选择合适的IP地址响应用户请求

第一步：通过域名，查找用户开通的GSLB实例。

第二步：根据GSLB实例可以查询到所有关联的访问策略，其中访问策略主要作用是将地域信息或运营商信息与pool池相关联。根据用户的真实IP地址，可以选择出符合条件的访问策略policy。并开始尝试使用所有匹配的访问策略policy所关联的pool地址池响应用户请求。

在系统中访问策略policy具有优先级属性，优先使用优先级别高的访问策略应答用户请求，优先级由高到低实例：

电信-西南-四川 > 中国-西南-四川 > 电信-西南 > 中国-西南 > 电信 > 中国 > 全局

第三步：资源池可以选择具体的负载均衡算法类型，包括轮询、加权轮询、哈希、随机、优先级。通过具体的负载均衡算法尝试在pool地址池内选择一个健康的IP地址响应用户DNS请求。

如果pool池内所有IP地址均为非健康，系统会尝试选择pool地址池指向的回退池（另一个pool地址池）进行IP地址选择，选择逻辑与第三步一致。如果还是不能找到合适的IP地址，系统会尝试使用其他访问策略从第二部重新开始获取IP地址。

第四步：将选择的IP地址结果，通过Auth-DNS组件，封装DNS响应消息体，应答DNS请求。

c) monitor组件对pool池中的IP地址进行健康探测

monitor组件支持icmp、udp、tcp、http、https健康检测方式，每一种健康检测具备各自的用户自定义参数，比如间隔时间、超时时间等信息。monitor组件会根据用户配置的检测信息，对pool池内的IP地址进行健康检测，并将检测结果实时返回给GSLB组件。

monitor组件在全国多个地点部署探测服务，各个探测节点独立运行，具备各自的探测数据；系统会收集所有探测节点的健康探测结果，目前版本采用多数原则决定IP地址是否健康，当认为IP地址健康的节点数大于认为IP地址非健康的节点数量时，将IP地址设置为健康状态。反之设置为非健康。

四、总结

全局负载均衡主要基于DNS技术，在提供域名解析服务的同时，增加根据客户端访问的源IP地址选择就近的服务器IP地址响应请求的能力。并且全局负载均衡系统提供用户资源池IP地址健康探测功能，能够对IP地址进行多种方式的健康检测，对异常的IP地址进行剔除。