[发明专利]一种多层级共享缓存的递归域名服务系统和方法

说明书

本发明涉及一种多层级共享缓存的递归域名服务系统和方法。该系统包括一级缓存服务器、二级缓存服务器以及转发服务器。二级缓存服务器通过一致性缓存共享机制汇集前端所有一级缓存服务器的缓存记录，建立一个相对较大的缓存区；在收到一级缓存服务器转发的域名查询请求后，检查本地服务器缓存区，如果本地缓存区有请求的资源记录则直接返回数据给一级缓存服务器，否则将域名查询请求转给转发服务器，由转发服务器进行迭代查询得到查询结果。进一步地，上述系统包括数据采集模块、同步控制模块和验证加载模块。本发明可以实现不同缓存服务器之间缓存资源记录的共享，显著提高域名缓存命中率，缩短域名解析时延。

技术领域

本发明属于网络技术、域名系统技术领域，具体涉及一种多层级共享缓存的递归域名服务系统和方法。

背景技术

域名系统(Domain Name System，简称DNS)是互联网重要的基础设施，实现域名和IP地址的映射转换。当前，互联网上绝大多数应用均依赖域名系统提供的寻址和定位服务。域名系统的解析速率直接影响网络的访问速度和用户的上网体验。域名体系是一个逐级授权的分布式数据查询系统，包括权威域名服务系统和递归域名服务系统两个环节。

在域名体系中，递归域名服务系统直接面向客户端应用提供域名解析服务，其接收来自客户端应用的域名查询请求，并按照根域名系统、顶级域名系统、权威域名系统的次序进行逐级查询，最后将查询到的资源记录返回给客户端应用(域名查询工作原理如图1所示)。为了提高域名解析速率，缩短域名查询时延，递归服务器通常会将每次查询的域名资源缓存下来。同时，在域名协议设计和DNS解析软件实现中，每个资源记录都有一个短到几秒钟，长到几天不等的生存周期(Time to Live，简称TTL)属性值。该TTL值会随着本地服务器的时钟周期逐步递减，一旦资源记录的TTL到期，则该资源记录将从内存缓存区删除。如某一被请求查询的资源记录在生存周期之内，且递归服务器缓存区有该资源记录(即缓存命中)，则递归服务器会直接使用缓存区内的资源记录进行应答，不再向各级权威域名服务器请求结果。如果被查询的域名资源记录不在缓存区中(即缓存未命中)，则递归服务器会采用迭代查询方式依次去向各级权威域名系统进行查询。递归服务器的这种缓存机制有效降低了服务器端的负载和查询延迟，同时在一定程度上也提高了递归服务器的性能。

出于提升服务性能的考虑，在实际部署递归服务器过程中通常采用“缓存”(cache)和“转发”(forward)两层服务模式，即在前端部署一层缓存服务器(亦称为cache服务器)，后端部署一层转发服务器(亦称forward服务器)。其中缓存服务器主要依赖本地缓存区的资源记录为用户提供服务，如果本地服务器的内存缓存区未命中，则缓存服务器会将域名查询请求转发给后端的转发服务器。在这种两层的服务模式中，通过会将前端的缓存服务器的缓存区设置为一个较大的值，进而可以记录或缓存更多的域名资源记录，以此可以大幅缩短域名查询的时延。

实际上，在递归域名系统建设部署过程中，出于安全灾备和负载均衡的考虑，递归服务系统通常多采用机群架构，即前端会部署同时多台缓存服务器对外提供查询服务，后端会部署多台转发服务器提供迭代查询服务。但是，按照这种部署架构，前端提供查询服务的每一台缓存服务器仅能使用本地的缓存区，而无法有效利用该机群内其他缓存服务器的缓存区数据。假设某一待查询域名资源记录在缓存服务器A的缓存区未命中，即使同一机群内的缓存服务器B的缓存区请求的的资源记录，则由于不同缓存服务器之间缺乏缓存(数据)共享机制，在这种情况下，缓存服务器A也只能将查询请求转发给后端的转发服务器进行迭代查询。因迭代查询耗时要明显高于本地缓存命中，这必然导致域名查询时延的增大，间接影响就是用户可能打开一个网页速度很慢。

发明内容

针递归域名系统内的不同缓存服务器无法共享域名缓存区资源记录，本发明旨在提出一种可以实现不同缓存服务器共享缓存的技术方法和服务模型，提高域名缓存命中率，减少域名查询总的时延。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：