win2012+powershell+win dns 解決網站負載平衡

用Windows powershell，加windows的dns伺服器。從調整dns伺服器解析ip時間段的角度，解決網站負載平衡問題。

win2012r2中，用powershell管理dns伺服器的，命令列表

PS C:\Users\admin> get-command * -module DnsServer

CommandType Name ModuleName
----------- ---- ----------
Alias Export-DnsServerTrustAnchor DnsServer
Function Add-DnsServerConditionalForwarderZone DnsServer
Function Add-DnsServerDirectoryPartition DnsServer
Function Add-DnsServerForwarder DnsServer
Function Add-DnsServerPrimaryZone DnsServer
Function Add-DnsServerResourceRecord DnsServer
Function Add-DnsServerResourceRecordA DnsServer
Function Add-DnsServerResourceRecordAAAA DnsServer
Function Add-DnsServerResourceRecordCName DnsServer
Function Add-DnsServerResourceRecordDnsKey DnsServer
Function Add-DnsServerResourceRecordDS DnsServer
Function Add-DnsServerResourceRecordMX DnsServer
Function Add-DnsServerResourceRecordPtr DnsServer
Function Add-DnsServerRootHint DnsServer
Function Add-DnsServerSecondaryZone DnsServer
Function Add-DnsServerSigningKey DnsServer
Function Add-DnsServerStubZone DnsServer
Function Add-DnsServerTrustAnchor DnsServer
Function Add-DnsServerZoneDelegation DnsServer
Function Clear-DnsServerCache DnsServer
Function Clear-DnsServerStatistics DnsServer
Function ConvertTo-DnsServerPrimaryZone DnsServer
Function ConvertTo-DnsServerSecondaryZone DnsServer
Function Disable-DnsServerSigningKeyRollover DnsServer
Function Enable-DnsServerSigningKeyRollover DnsServer
Function Export-DnsServerDnsSecPublicKey DnsServer
Function Export-DnsServerZone DnsServer
Function Get-DnsServer DnsServer
Function Get-DnsServerCache DnsServer
Function Get-DnsServerDiagnostics DnsServer
Function Get-DnsServerDirectoryPartition DnsServer
Function Get-DnsServerDnsSecZoneSetting DnsServer
Function Get-DnsServerDsSetting DnsServer
Function Get-DnsServerEDns DnsServer
Function Get-DnsServerForwarder DnsServer
Function Get-DnsServerGlobalNameZone DnsServer
Function Get-DnsServerGlobalQueryBlockList DnsServer
Function Get-DnsServerRecursion DnsServer
Function Get-DnsServerResourceRecord DnsServer
Function Get-DnsServerRootHint DnsServer
Function Get-DnsServerScavenging DnsServer
Function Get-DnsServerSetting DnsServer
Function Get-DnsServerSigningKey DnsServer
Function Get-DnsServerStatistics DnsServer
Function Get-DnsServerTrustAnchor DnsServer
Function Get-DnsServerTrustPoint DnsServer
Function Get-DnsServerZone DnsServer
Function Get-DnsServerZoneAging DnsServer
Function Get-DnsServerZoneDelegation DnsServer
powershell 傳教士 原創文章 2015-11-25改允許轉載，但必須保留名字和出處，否則追究法律責任
Function Import-DnsServerResourceRecordDS DnsServer
Function Import-DnsServerRootHint DnsServer
Function Import-DnsServerTrustAnchor DnsServer
Function Invoke-DnsServerSigningKeyRollover DnsServer
Function Invoke-DnsServerZoneSign DnsServer
Function Invoke-DnsServerZoneUnsign DnsServer
Function Register-DnsServerDirectoryPartition DnsServer
Function Remove-DnsServerDirectoryPartition DnsServer
Function Remove-DnsServerForwarder DnsServer
Function Remove-DnsServerResourceRecord DnsServer
Function Remove-DnsServerRootHint DnsServer
Function Remove-DnsServerSigningKey DnsServer
Function Remove-DnsServerTrustAnchor DnsServer
Function Remove-DnsServerZone DnsServer
Function Remove-DnsServerZoneDelegation DnsServer
Function Reset-DnsServerZoneKeyMasterRole DnsServer
Function Restore-DnsServerPrimaryZone DnsServer
Function Restore-DnsServerSecondaryZone DnsServer
Function Resume-DnsServerZone DnsServer
Function Set-DnsServer DnsServer
Function Set-DnsServerCache DnsServer
Function Set-DnsServerConditionalForwarderZone DnsServer
Function Set-DnsServerDiagnostics DnsServer
Function Set-DnsServerDnsSecZoneSetting DnsServer
Function Set-DnsServerDsSetting DnsServer
Function Set-DnsServerEDns DnsServer
Function Set-DnsServerForwarder DnsServer
Function Set-DnsServerGlobalNameZone DnsServer
Function Set-DnsServerGlobalQueryBlockList DnsServer
Function Set-DnsServerPrimaryZone DnsServer
Function Set-DnsServerRecursion DnsServer
Function Set-DnsServerResourceRecord DnsServer
Function Set-DnsServerResourceRecordAging DnsServer
Function Set-DnsServerRootHint DnsServer
Function Set-DnsServerScavenging DnsServer
Function Set-DnsServerSecondaryZone DnsServer
Function Set-DnsServerSetting DnsServer
Function Set-DnsServerSigningKey DnsServer
Function Set-DnsServerStubZone DnsServer
Function Set-DnsServerZoneAging DnsServer
Function Set-DnsServerZoneDelegation DnsServer
Function Show-DnsServerCache DnsServer
Function Show-DnsServerKeyStorageProvider DnsServer
Function Start-DnsServerScavenging DnsServer
Function Start-DnsServerZoneTransfer DnsServer
Function Step-DnsServerSigningKeyRollover DnsServer
Function Suspend-DnsServerZone DnsServer
Function Sync-DnsServerZone DnsServer
Function Test-DnsServer DnsServer
Function Test-DnsServerDnsSecZoneSetting DnsServer
Function Unregister-DnsServerDirectoryPartition DnsServer
Function Update-DnsServerTrustPoint DnsServer

手冊在：
https://technet.microsoft.com/library/jj649850(v=wps.630).aspx

------------------------------具體問題-------------------------------------------------


guest問：dns輪詢壓力不均的問題
最近一直對DNS輪詢有一個疑問，我在一個網域名稱下掛了十多個IP，實現簡單的負載平衡功能。
但明顯發現這種輪詢不是很均勻，有一台伺服器上的壓力始終很高，其他的比較接近，但將此台壓力高的從dns列表上去掉後，列表中的下一台壓力又會高起來，
此時再把先前那一台加回dns列表，壓力就又轉回到第一台上去了。已經排除了攻擊的可能。這個問題一直困擾了我很久，不知是bind的bug還是我設定ttl或是其他什麼的原因，不知有沒有高人對這方面有所研究的？

user1答：
DNS 輪詢機制會受到多方面的影響，如：A記錄的TTL時間長短的影響；別的 DNS 伺服器 Cache 的影響；windows 用戶端也有一個 DNS Cache。
這些都會影響 DNS 輪詢的效果。因此 DNS 的輪詢機制並不能做為一個 load balancing 的解決方案，只能作為一個 load distribution 方案。

user2答：
絕大部分網民用的上網系統為WINDOWS系統，在WINDOWS系統上預設開啟dns cache服務，這就造成在一個TTL周期內DNS輪詢是無效的。
所以為了減小dns cache對輪詢效果的影響，通行的做法是減小TTL的值如60-300。（TTL太小也是有害的，故而需要謹慎對待）

 
-------------------------問題分析過程------------------------------------


1 user1，user2說的很好，所以我引用了。ttl不宜太小正常即可。

2 我把這個過程比喻成，【呼啦超】那麼多的食客來問你，你家的飯店的分店咋走，然後進你家的分店，去吃喝。
你家飯店假設有n家分店，每家最大接待能力不同，當前擁有的客人數不同，剩餘的接待能力不同。

3 由於上兩個人說的問題，導致了這樣的結果，你不可能知道未來啥時候有食客來查分店地址（時間），因為有緩衝，你也不可能知道未來食客具體有多少人（使用者數量）。你也不可能知道查了ip的食客中，有多少會來吃。

4 所以說必須有一個【每分店剩餘接待能力反饋】！
即有一個值，伺服器串連失敗，取值失敗，則返回-1。-1太多則警示。
值為0，則代表分店客滿，0太多則警示。我ps指令碼就會跳過這家分店。
正常的值為0----1之間的數，表示這家分店的接の客能力。每個伺服器有了這個數值供給，剩下就好辦了。

 

5 為什麼用win的dns？
答：
5.1 主要因為有powershell。
我記得bind無法用命令添加a記錄等，並立即生效。這樣的話拍馬也趕不上powershell了！你要搞個程式去修改dns地區檔案，然後reload分區。這樣效能很差吧。
powershell命令管理dns是記憶體操作。主要用到的命令就這四個：
Add-DnsServerResourceRecordA，Add-DnsServerResourceRecordCName，Get-DnsServerResourceRecord，Remove-DnsServerResourceRecord

5.2 win的dns效能無問題：我記得bind是多進程的程式，可以用多核跑，無效能制約。而win2000中說win的dns比bind效率高。
dns還都是10年前都成熟的東西。退一萬步來講，win的dns玩一千個以下的ip解析，不會有效能問題。

5.3 可以用win做主dns伺服器，linux+bind做緩衝。win放內網，linux放外網，只從外網dns緩衝取資料。

 
-------------------------我給出的，問題解題流程------------------------------------


1 用任務計劃，每1---n分鐘定期調用powershell指令碼解題。這裡假設都是1分鐘。
指令碼運行後，把自己的pid放入環境變數，然後繼續運行。
指令碼重新運行後，從環境變數中尋找前一個指令碼的pid，殺死前一個指令碼。然後重複上一步，避免指令碼死結。

2 用一個ps程式，從每家分店取回來，每家分店的（剩餘）接待能力。
即有一個值，伺服器串連失敗，取值失敗，則返回-1。-1太多則警示。
值為0，則代表分店客滿，0太多則警示。我ps指令碼就會跳過這家分店。
正常的值為0----1之間的數，表示這家分店的接の客能力。

powershell 傳教士 原創文章 2015-11-25改允許轉載，但必須保留名字和出處，否則追究法律責任
3 從這n家分店返回的接客能力中，總是挑2家最閑（數值最大）分店，把這2個新的a記錄寫入dns，然後刪除所有舊的a記錄。
設【取接待能力時間】為α秒，這裡暗含著等待60-α-2秒。α如果較大則應增加任務計劃分鐘數。

結論：
我這個方法就是用dns來搞均衡，
我這個方法就是要告訴你，怎麼搞的很均衡。
就是用我發明的填坑法，永遠只填最大的兩個坑！永遠把最閒置伺服器的ip，放入dns伺服器，解析給客戶！

-------------------------解題具體指令碼------------------------------------

#Requires -RunAsAdministrator
# 更換dns的a記錄，到最大接待能力2台機的ip子上。

[string]$網域名稱 = "aaaaxxxx.com"
[string]$主機名稱 = "ppp"
[int32]$伺服器客滿值 = 3
[int32]$伺服器無響應值 = 2
$記錄檔儲存位置 = 'd:\aaa.txt'

$分店01 = @{'ip' = '1.2.3.4';'接待能力' = 0}
$分店02 = @{'ip' = '2.2.3.4';'接待能力' = 0}
$分店03 = @{'ip' = '3.2.3.4';'接待能力' = 0}
$分店04 = @{'ip' = '4.2.3.4';'接待能力' = 0}
$分店05 = @{'ip' = '5.2.3.4';'接待能力' = 0}
$分店06 = @{'ip' = '6.2.3.4';'接待能力' = 0}
$分店07 = @{'ip' = '7.2.3.4';'接待能力' = 0}
$分店08 = @{'ip' = '8.2.3.4';'接待能力' = 0}
$分店09 = @{'ip' = '9.2.3.4';'接待能力' = 0}
$分店10 = @{'ip' = '10.2.3.4';'接待能力' = 0}
$各分店集合 = $分店01,$分店02,$分店03,$分店04,$分店05,$分店06,$分店07,$分店08,$分店09,$分店10


if ($env:dnschanger_pid -ne $null)
{
    $temp001 = Get-Process -id $env:dnschanger_pid
    if ($temp001 -ne $null)
    {
        Stop-Process $temp001 -Force
    }
}
[System.Environment]::SetEnvironmentvariable("dnschanger_pid","$PID", "user")

function 擷取分店接待能力
{
<#
這個函數返回一個值。
若伺服器串連失敗，或取值失敗，則返回-1。-1太多則警示。
值為0，則代表分店客滿，0太多則警示。我ps指令碼就會跳過這家分店。
正常的傳回值為0----1之間的數，表示這家分店的接の客能力。
#>


}

function 伺服器客滿警示
{


}


function 伺服器無響應警示
{

}

# 無響應返回 -1，客滿返回0，正常返回0----1間的值
$分店01.'接待能力' = 擷取分店接待能力  "aaa" 123
$分店02.'接待能力' = 擷取分店接待能力  "aaa" 123
$分店03.'接待能力' = 擷取分店接待能力  "aaa" 123
$分店04.'接待能力' = 擷取分店接待能力  "aaa" 123
$分店05.'接待能力' = 擷取分店接待能力  "aaa" 123
$分店06.'接待能力' = 擷取分店接待能力  "aaa" 123
$分店07.'接待能力' = 擷取分店接待能力  "aaa" 123
$分店08.'接待能力' = 擷取分店接待能力  "aaa" 123
$分店09.'接待能力' = 擷取分店接待能力  "aaa" 123
$分店10.'接待能力' = 擷取分店接待能力  "aaa" 123
$各分店接待能力集合 = $分店01.'接待能力',$分店02.'接待能力',$分店03.'接待能力',$分店04.'接待能力',$分店05.'接待能力',$分店06.'接待能力',$分店07.'接待能力',$分店08.'接待能力',$分店09.'接待能力',$分店10.'接待能力'
[system.array]::Sort($各分店接待能力集合)
$分組 = Group-Object -InputObject $各分店接待能力集合
if (($分組[0].name  -eq -1) -and ($分組[0].Count  -gt $伺服器無響應值) )
{
    伺服器無響應警示
    $err_msg = '伺服器無響應!'
    Write-Error $err_msg
    $日期 = Get-date -Format F
    Add-Content    -Value $("$日期 $err_msg")  -LiteralPath  $記錄檔儲存位置    
    exit 1
}

if (($分組[0].name  -eq 0) -and ($分組[0].Count  -gt $伺服器客滿值) )
{
    伺服器客滿警示
    $err_msg = '客滿分店太多!'
    Write-Error $err_msg
    $日期 = Get-date -Format F
    Add-Content    -Value $("$日期 $err_msg")   -LiteralPath  $記錄檔儲存位置    
    exit 2
}


# -----------------------------------------
$狀元 = $各分店接待能力集合[-1]
$榜眼 = $各分店接待能力集合[-2]

foreach ($temp011 in $各分店集合)
{
    if ($temp011.'接待能力' -eq $狀元)
    {
        [string]$ip1 = $temp011.'ip'
    }

    if ($temp011.'接待能力' -eq $榜眼)
    {
        [string]$ip2 = $temp011.'ip'
    }
    
}

#Import-Module  -name DnsServer
$舊的dns記錄 = Get-DnsServerResourceRecord  -ZoneName $網域名稱 -Name $主機名稱 -RRType "A"
$舊的ip = $舊的dns記錄.RecordData.IPv4Address.IPAddressToString
Add-DnsServerResourceRecord -A  -ZoneName $網域名稱  -Name $主機名稱  -IPv4Address $ip1 -TimeToLive 01:00:00
Add-DnsServerResourceRecord -A  -ZoneName $網域名稱  -Name $主機名稱  -IPv4Address $ip2 -TimeToLive 01:00:00
#Add-DnsServerResourceRecord -CName -ZoneName $網域名稱  -Name $主機名稱 -HostNameAlias "Host34.lab.com"  -TimeToLive 01:00:00
foreach ($temp002 in $舊的ip)
{
    Remove-DnsServerResourceRecord -ZoneName $網域名稱  -Name $主機名稱  -RRType "A"  -RecordData  $temp002  -Force
}

利用dns解析來實現網站的負載平衡

當網站的訪問量大了就會考慮負載平衡，這也是每一個架構師的基本功了，其基本地位就相當於相聲裡的說學逗唱，活好不好就看這個了 :)

傳統的負載平衡思路是單點的，不管你是硬體的還是軟體的基本都是這樣的原理

對於一般的需求來說，這樣的架構基本就可以解決問題了。而且維護起來也相對簡單。嗯，大多數公司也都是這麼乾的。

傳統思路的局限性

就如同上圖所示，傳統思路也存在非常明顯的局限性。也就是網站的響應速度很大程度上局限於負載平衡節點的能力，而且一旦負載平衡節點本身掛掉的話，整個網站就完全癱瘓了。後端的服務可以水平擴充，但是對於單個節點來說就算你再增大機器的配置也是有極限的，而且這也不符合互連網技術的發展規律。

CDN是怎麼做的

作為互連網上承載大部分流量的一大基礎設施，CDN對負載分流的解決思路很具有啟發性

從上圖可以看到，使用者的訪問被分流了，所有的請求不再是聚集到一個節點上，而是被分擔在了各個合適的節點上，這樣即使存在單點故障，也僅僅只會影響到一部分使用者，況且我們還可以使用其他手段做容錯移轉。

同樣的做法也可以借鑒到傳統的BS架構中，我們也可以把使用者的請求直接分流到不同的伺服器上，而不必經過一個統一的節點中轉。這個分流是通過什麼做到的呢?答案就是 DNS!

你知道DNS是怎麼工作的嗎?

大部分人可能天天都用著DNS卻不知道它的基本原理，你可能知道我們訪問互連網需要查詢dns伺服器，就是下面的這個玩意

我們只需要問它網域名稱所對應的ip地址就行了。但事情真的這麼簡單嗎?它是怎麼知道這個網域名稱所對應的ip地址呢?

其實dns系統是一個典型的樹狀架構，上圖所示的dns伺服器其實應該叫dns緩衝查詢服務器，它是為了減輕互連網上dns查詢的負載所設計的。如果你的請求沒有命中緩衝，那麼這個快取服務器就會自己進行一次標準查詢，然後再把結果緩衝起來，簡單來說就是從根伺服器開始一級一級的問。我們以前經常談到根伺服器的重要性其實就體現在這裡了，它保留了對所有網域名稱的起始解釋權

神奇的解釋權機制(SOA)

上面講到根伺服器擁有一切網域名稱的起始解釋權，但是如果你去問根伺服器它是不會直接告訴你最終答案的。因為如果它要儲存所有的記錄，那它也太累了，這個負載和開銷是驚人的。那它會告訴你什麼呢?它會告訴你應該去問誰，也就是它授權下一級伺服器來解答你的問題。擬人化這個過程

我: root, root 告訴我， segmentfault.com 怎麼走?

root: 呵呵，你可以去問.com的dns伺服器，地址是xxxxxx

我: .com, .com 告訴我，segmentfault.com 怎麼走?

.com: 呵呵，你可以去問segmentfault.com的dns伺服器(dnspod之類的)，地址是xxxxxx

我: dnspod, dnspod 告訴我，segmentfault.com 怎麼走?

dnspod: 拿著 xxxxxx，走你

DNS負載平衡的基本原理

瞭解了上述過程，我們得到兩個基本結論

dns系統本身是一個分布式的網路，它是相對可靠的，起碼比你網站本身可靠的多

dns的最終解釋是可以受我們自己控制的

有了這兩條結論，剩下的事情就簡單了，我們只需要在最終解釋的查詢結果上做文章就可以了。簡單來說，就是將你的所有伺服器位址，按照自己需求制定的頻次，返回給使用者。

以github.com為例，我們首先擷取它的SOA伺服器(因為dns緩衝查詢服務器會緩衝結果，如果你直接去查詢網域名稱，會每次返回一樣的結果)，.com的dns網域名稱伺服器也是13台，它們是[a-m].gtld-servers.net，我們隨便選一台來找找github.com的SOA

OK，我們擷取了四個SOA伺服器ns[1-4].p16.dynect.net，再隨便選一個來問問github.com對應的記錄吧，順便試幾次看看最終的ip地址會不會變化

我們這裡查詢了兩次，注意ANSWER SECTION部分返回了兩個結果，一次是192.30.252.129，一次是192.30.252.128。

這就是利用dns實現了負載平衡，你的最終訪問會到達不同的ip地址。

有哪些DNS服務商支援負載平衡呢?

這是一種比較進階的服務，一般網域名稱註冊商的dns伺服器不會支援，目前我已知支援它的服務商有

AWS Route 53

NSONE

Dyn

dnspod

其中1和4是我們已經在使用的，效果比較理想。

總結

其實DNS可以玩的花樣遠不止這些，還可以做容錯移轉，也可以按地區解析等等。網域名稱從互連網誕生之初就開始存在了，但是對它的研究以及衍生出來的使用方法才剛剛開始發掘，隨著大家對互連網利用的提升，這類技術肯定會越來越多。