[發(fā)明專利]DNS后端轉(zhuǎn)發(fā)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010181059.0
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111371804B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張鵬;龔道彪
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州根鏈國際網(wǎng)絡(luò)研究院有限公司
• 主分類號: H04L69/16
• 分類號: H04L69/16;H04L61/4511
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種DNS后端轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，包括如下步驟：

前端處理線程繞過內(nèi)核協(xié)議棧直接處理數(shù)據(jù)鏈路層到達(dá)的網(wǎng)絡(luò)報文并在觸發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)請求時發(fā)起轉(zhuǎn)發(fā)；發(fā)起轉(zhuǎn)發(fā)時由所述前端處理線程在等待隊列中注冊DNS請求，并向轉(zhuǎn)發(fā)隊列存入DNS請求內(nèi)容，所述后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程取出轉(zhuǎn)發(fā)隊列中的DNS請求內(nèi)容進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)的后端服務(wù)器，所述后端應(yīng)答接收線程在獲取到后端服務(wù)器返回的DNS應(yīng)答時，與所述等待隊列中的DNS請求進(jìn)行匹配；所述等待隊列包括多個存儲位，所述存儲位由等待隊列分配的交易識別符標(biāo)記，所述DNS請求根據(jù)注冊分配的交易識別符存入對應(yīng)的存儲位，同一存儲位的DNS請求通過匹配關(guān)鍵詞進(jìn)行查找匹配；

后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)請求，通過創(chuàng)建套接字接入網(wǎng)絡(luò)與后端服務(wù)器進(jìn)行通信；前端處理線程對確定的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)進(jìn)行注冊，并存入相應(yīng)的DNS請求內(nèi)容，而真正負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)的是由后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程實施，這樣保證DNS解析運行的并行性和效率；讓前端處理線程專注于外部網(wǎng)絡(luò)的報文收發(fā)及報文處理，而由后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程專門處理與后端服務(wù)器的通信及轉(zhuǎn)發(fā)處理；考慮到向后端服務(wù)器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的需求及頻度，后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程及后端應(yīng)答接收線程都采用內(nèi)核態(tài)收發(fā)包架構(gòu)，通過創(chuàng)建套接字與網(wǎng)絡(luò)中的后端服務(wù)器進(jìn)行通信，向后端服務(wù)器實施轉(zhuǎn)發(fā)時，每個后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程采用一組固定的 UDP 端口，相應(yīng)地會創(chuàng)建對應(yīng)數(shù)量的Socket實現(xiàn)報文轉(zhuǎn)發(fā)；在為網(wǎng)卡的多個收發(fā)隊列設(shè)置多個后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程時，每個后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程采用的UDP端口不重疊，這樣保證線程之間一一對應(yīng)；

當(dāng)供擴展的后端服務(wù)器存在多個時，后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程還需對接收轉(zhuǎn)發(fā)查詢的后端服務(wù)器進(jìn)行選擇，基于負(fù)載均衡策略主要是為了保證后端服務(wù)器響應(yīng)的平衡性和高效性，始終保證采用最佳的后端服務(wù)器進(jìn)行查詢，將不同終端的DNS請求轉(zhuǎn)發(fā)給不同的后端服務(wù)器進(jìn)行解析查詢；負(fù)載均衡策略包括根據(jù)請求報文源地址的轉(zhuǎn)發(fā)策略、根據(jù)請求報文目的地址的轉(zhuǎn)發(fā)策略、根據(jù)請求域名的轉(zhuǎn)發(fā)策略，根據(jù)請求類型的轉(zhuǎn)發(fā)策略，這些策略具體結(jié)合預(yù)設(shè)的調(diào)度算法或者采用隨機的分配方式確定相應(yīng)的后端服務(wù)器；同時相應(yīng)的策略還包括距離最優(yōu)、服務(wù)性能最優(yōu)速度優(yōu)化策略；以上策略的選擇及執(zhí)行根據(jù)人工設(shè)置配置文件指定，亦或者對以上策略優(yōu)先級實行動態(tài)調(diào)整，具體的優(yōu)先級關(guān)系也通過配置文件指定，當(dāng)啟動后重新修改配置文件時，通過執(zhí)行配置重載的命令重載配置即可；后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程向根據(jù)對應(yīng)策略確定的后端服務(wù)器發(fā)起DNS請求，大大提高轉(zhuǎn)發(fā)查詢的性能，當(dāng)策略確定的后端服務(wù)器存在多個權(quán)重相同時，則從多個權(quán)重一樣的服務(wù)器中隨機確定一個后端服務(wù)器實施轉(zhuǎn)發(fā)請求；

后端應(yīng)答接收線程通過epoll系統(tǒng)調(diào)用監(jiān)聽套接字以獲得后端服務(wù)器返回的應(yīng)答報文。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DNS后端轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，所述前端處理線程在DNS緩存中查找對應(yīng)資源記錄失敗時觸發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)請求。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DNS后端轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，周期性分析DNS緩存中的資源記錄，根據(jù)預(yù)取需要觸發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)請求。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DNS后端轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，所述后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程在創(chuàng)建套接字接入網(wǎng)絡(luò)時，根據(jù)負(fù)載均衡策略選擇對應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)的后端服務(wù)器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DNS后端轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，所述后端應(yīng)答接收線程在需要向終端響應(yīng)應(yīng)答時，將接收的應(yīng)答報文重組后遞交給內(nèi)核協(xié)議棧，由所述內(nèi)核協(xié)議棧通過虛擬網(wǎng)卡模塊返回給對應(yīng)的網(wǎng)卡發(fā)送出去。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DNS后端轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層收發(fā)報文的網(wǎng)卡，在具有若干對收發(fā)隊列時，為每對收發(fā)隊列設(shè)置對應(yīng)的前端處理線程、后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程及后端應(yīng)答接收線程，以保證一一對應(yīng)。

7.一種DNS后端轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

觸發(fā)單元，用于前端處理線程繞過內(nèi)核協(xié)議棧直接處理數(shù)據(jù)鏈路層到達(dá)的網(wǎng)絡(luò)報文并在觸發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)請求時發(fā)起轉(zhuǎn)發(fā)；發(fā)起轉(zhuǎn)發(fā)時由所述前端處理線程在等待隊列中注冊DNS請求，并向轉(zhuǎn)發(fā)隊列存入DNS請求內(nèi)容，所述后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程取出轉(zhuǎn)發(fā)隊列中的DNS請求內(nèi)容進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)的后端服務(wù)器，所述后端應(yīng)答接收線程在獲取到后端服務(wù)器返回的DNS應(yīng)答時，與所述等待隊列中的DNS請求進(jìn)行匹配；所述等待隊列包括多個存儲位，所述存儲位由等待隊列分配的交易識別符標(biāo)記，所述DNS請求根據(jù)注冊分配的交易識別符存入對應(yīng)的存儲位，同一存儲位的DNS請求通過匹配關(guān)鍵詞進(jìn)行查找匹配；

轉(zhuǎn)發(fā)單元，用于后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)請求，通過創(chuàng)建套接字接入網(wǎng)絡(luò)與后端服務(wù)器進(jìn)行通信；前端處理線程對確定的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)進(jìn)行注冊，并存入相應(yīng)的DNS請求內(nèi)容，而真正負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)的是由后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程實施，這樣保證DNS解析運行的并行性和效率；讓前端處理線程專注于外部網(wǎng)絡(luò)的報文收發(fā)及報文處理，而由后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程專門處理與后端服務(wù)器的通信及轉(zhuǎn)發(fā)處理；考慮到向后端服務(wù)器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的需求及頻度，后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程及后端應(yīng)答接收線程都采用內(nèi)核態(tài)收發(fā)包架構(gòu)，通過創(chuàng)建套接字與網(wǎng)絡(luò)中的后端服務(wù)器進(jìn)行通信，向后端服務(wù)器實施轉(zhuǎn)發(fā)時，每個后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程采用一組固定的 UDP 端口，相應(yīng)地會創(chuàng)建對應(yīng)數(shù)量的Socket實現(xiàn)報文轉(zhuǎn)發(fā)；在為網(wǎng)卡的多個收發(fā)隊列設(shè)置多個后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程時，每個后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程采用的UDP端口不重疊，這樣保證線程之間一一對應(yīng)；

當(dāng)供擴展的后端服務(wù)器存在多個時，后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程還需對接收轉(zhuǎn)發(fā)查詢的后端服務(wù)器進(jìn)行選擇，基于負(fù)載均衡策略主要是為了保證后端服務(wù)器響應(yīng)的平衡性和高效性，始終保證采用最佳的后端服務(wù)器進(jìn)行查詢，將不同終端的DNS請求轉(zhuǎn)發(fā)給不同的后端服務(wù)器進(jìn)行解析查詢；負(fù)載均衡策略包括根據(jù)請求報文源地址的轉(zhuǎn)發(fā)策略、根據(jù)請求報文目的地址的轉(zhuǎn)發(fā)策略、根據(jù)請求域名的轉(zhuǎn)發(fā)策略，根據(jù)請求類型的轉(zhuǎn)發(fā)策略，這些策略具體結(jié)合預(yù)設(shè)的調(diào)度算法或者采用隨機的分配方式確定相應(yīng)的后端服務(wù)器；同時相應(yīng)的策略還包括距離最優(yōu)、服務(wù)性能最優(yōu)速度優(yōu)化策略；以上策略的選擇及執(zhí)行根據(jù)人工設(shè)置配置文件指定，亦或者對以上策略優(yōu)先級實行動態(tài)調(diào)整，具體的優(yōu)先級關(guān)系也通過配置文件指定，當(dāng)啟動后重新修改配置文件時，通過執(zhí)行配置重載的命令重載配置即可；后端請求轉(zhuǎn)發(fā)線程向根據(jù)對應(yīng)策略確定的后端服務(wù)器發(fā)起DNS請求，大大提高轉(zhuǎn)發(fā)查詢的性能，當(dāng)策略確定的后端服務(wù)器存在多個權(quán)重相同時，則從多個權(quán)重一樣的服務(wù)器中隨機確定一個后端服務(wù)器實施轉(zhuǎn)發(fā)請求；

接收單元，用于后端應(yīng)答接收線程通過epoll系統(tǒng)調(diào)用監(jiān)聽套接字以獲得后端服務(wù)器返回的應(yīng)答報文。