应用的主机名、IP寻址与扩展策略

### 应用的主机名、IP 寻址与扩展策略 #### 1. 时间同步问题及解决方法 时间同步问题可能会导致应用程序出现错误，如报告错误时间。为解决这些问题，可将实例配置为指向多个可靠的 NTP 服务器。若时间同步对应用程序的运行至关重要，还需配置监控以捕捉这些问题，从而采取适当的措施。 #### 2. 主机名和 IP 寻址 应用程序通常很复杂，由多个功能单元组成，各单元之间相互通信。为了让用户能够使用应用程序，需要为应用程序的各个部分分配主机名和 IP 地址。以一个简单的应用程序为例，一个 Web 服务器与后端数据库通信，Web 服务器有一个供用户连接的 IP 地址，数据库有一个供 Web 服务器连接的 IP 地址。 当 Web 服务是多个实例，或者数据库后端是一个由多个服务器组成的集群时，为所有实例分配公共 IP 地址是可行的，但这不是一个好的做法，因为这会让用户选择连接的 IP 地址变得困难。 #### 3. 单点入口 通常，应用程序为用户提供一个单点入口。对于 Web 应用程序，这个入口是用户在浏览器中输入的 URL；对于客户端/服务器类型的应用程序，客户端会配置为连接特定的服务器地址。 当 Web 应用程序是多个实例，或者数据库后端是多个服务器组成的集群时，需要一些技术来处理应用程序的连接和功能单元之间的通信。大多数应用程序的连接入口通常是一个主机名，当使用主机名连接应用程序时，DNS 服务会将主机名转换为 IP 地址。DNS 查找在后台进行，对连接应用程序的用户或服务是透明的。DNS 服务可能返回单个 IP 地址或一个 IP 地址列表，然后选择一个 IP 地址并建立与应用程序的连接。 #### 4. 轮询 DNS 为单个主机名分配多个 IP 地址时，可以使用轮询 DNS 技术。这种技术通过 DNS 为主机名分配多个“A 记录”，每个 A 记录本质上是一个 IP 地址分配。当进行 DNS 查找且该主机名有多个 A 记录时，DNS 服务器会返回所有分配给该主机名的 IP 地址。每次查询 DNS 服务器时，列表会旋转一次，使得列表中的第一个 IP 地址总是不同的，这就是“轮询”。 | 查询次数 | 返回的 IP 地址列表 | | ---- | ---- | | 第一次 | 1.1.1.1, 2.2.2.2, 3.3.3.3 | | 第二次 | 2.2.2.2, 3.3.3.3, 1.1.1.1 | | 第三次 | 3.3.3.3, 1.1.1.1, 2.2.2.2 | | 第四次 | 1.1.1.1, 2.2.2.2, 3.3.3.3 | 客户端进行 DNS 查询时会得到一个 IP 地址列表，通常会选择列表中的第一个 IP 地址。然而，轮询 DNS 有一个缺点，如果 IP 地址列表中的某个服务器没有响应，客户端并不知道，仍然会尝试连接。而且，管理员可能难以及时对服务器不可用或性能问题做出反应。如果服务器需要进行长时间维护，可以将不良 IP 地址从列表中移除，但由于 DNS 服务器通常会缓存 IP 地址信息一段时间，移除 IP 地址可能需要一天或更长时间才能在客户端的 DNS 查询中反映出来。为了解决这个问题，可以在维护前将缓存时间缩短到较短的时间，如 1 分钟，维护开始时移除 IP 地址，维护完成后再将其添加回列表，并将缓存时间调整回原来的设置。 #### 5. 全局服务器负载均衡（GSLB） 轮询 DNS 是一种简单且成本较低的方法，可让用户访问为应用程序提供重要功能的多个实例。但它存在一些局限性，例如无法根据性能或实例与客户端的距离来引导客户端选择合适的 IP 地址。 全局服务器负载均衡（GSLB）结合了 DNS 和负载均衡功能。它的设置方式与轮询 DNS 类似，一个主机名可以分配多个 IP 地址。但 GSLB 会根据客户端的 DNS 查询返回最适合的 IP 地址列表。如果 IP 列表中的某个实例不可用，GSLB 会将该 IP 地址从列表中移除，直到实例恢复正常。IP 地址通常按地理位置排序，使第一个 IP 地址离进行查找的客户端最近，也可以根据性能或连接数进行排序。 企业可以将 GSLB 与轮询 DNS 结合使用，这在应用程序托管在多个站点时非常有用。例如，一个应用程序同时在美国和欧洲托管，当北美客户端进行 DNS 查询时，GSLB 可以只提供与美国相关的 IP 地址列表，并且该列表可以像标准轮询 DNS 一样旋转。由于 GSLB 了解服务器的运行时间和性能，当服务器不可用时，仍然可以移除 IP 地址。 ```mermaid graph LR A[客户端 DNS 查询] --> B{GSLB} B --> C[返回合适的 IP 列表] C --> D[客户端选择 IP 连接] ``` #### 6. 固定和浮动 IP 地址 OpenStack 为其实例使用两种类型的 IP 地址：固定 IP 地址和浮动 IP 地址。固定 IP 地址在实例首次启动时由 OpenStack 自动分配，根据环境配置，它可以是公共地址或私有地址。公共地址允许外部连接直接访问实例，私有地址不允许外部连接，但通常允许同一环境中的其他实例之间进行连接。 浮动 IP 地址在实例首次启动时不会自动分配。当 OpenStack 配置为使用浮动 IP 时，会设置一个全局浮动 IP 池，其中包含所有允许用作浮动 IP 的地址。用户可以从全局池中提取 IP 地址到其租户池，并将这些 IP