为什么DNS轮询无法自动剔除宕机的服务器并实现真正高可用呢？

DNS轮询,作为一种基础且历史悠久的负载均衡技术，因其实现简单、成本极低，在早期互联网架构中被广泛应用，其原理非常直观：在域名解析时，为同一个域名配置多个不同的A记录（IP地址），当用户请求域名解析时，DNS服务器会以轮询的方式，依次返回不同的IP地址，从而将流量分发到不同的后端服务器上，随着应用复杂度的提升和对高可用性要求的日益严苛，DNS轮询的固有缺点也愈发凸显，使其在现代生产环境中的适用性大打折扣。

缺乏有效的健康检查机制

DNS轮询最致命的缺陷在于其“无知性”，它本身不具备任何健康检查能力，无法感知后端服务器的实际健康状态，DNS服务器仅仅是按照预设的列表顺序返回IP地址，它并不关心这个IP地址对应的服务器是否正在正常运行、响应是否及时。

假设一个由三台服务器组成的集群,其中一台服务器因硬件故障或程序崩溃而宕机，在DNS轮询机制下，DNS服务器对此一无所知，依然会将三分之一的用户请求导向这台已宕机的服务器，这些用户将面临访问失败、页面无法打开的糟糕体验，而系统管理员却无法通过DNS层面自动将故障节点剔除，必须手动修改DNS解析记录，将故障IP移除，这个过程不仅被动，而且响应缓慢，严重影响了服务的可用性。

DNS缓存引发的延迟与不一致

为了提升网络性能和减轻根服务器压力,DNS解析结果在互联网的各个节点上被广泛缓存，包括用户本地电脑、操作系统、局域网路由器以及运营商的递归DNS服务器（LDNS），缓存的生命周期由TTL（Time To Live）值决定。

这个缓存机制与DNS轮询的动态性产生了天然的矛盾,当管理员发现某台服务器宕机并手动更新DNS记录后，这个更新并不能立即生效，全球各地的用户，由于其LDNS缓存了旧的解析记录，在TTL到期之前，仍然会持续向那台故障服务器发起请求，这意味着故障切换的时间被拉长，可能从几分钟到数小时不等，具体取决于TTL的设置，反之，即使故障服务器恢复了，由于缓存的存在，它也可能在一段时间内无法接收到任何流量，这种由缓存导致的延迟和不一致性，使得DNS轮询无法实现快速、可靠的故障转移。

负载分配不均衡

“轮询”一词容易让人误解为负载是绝对平均的，但事实上，DNS轮询无法实现真正的负载均衡，它只是在DNS查询层面做了简单的分发，而非基于服务器实际的负载情况（如CPU使用率、内存占用、活跃连接数等）。

导致负载不均的因素有很多：

• 客户端差异： 不同的用户可能使用不同的浏览器、操作系统，其DNS缓存策略和行为各不相同。
• 网络环境： 大型企业或网络服务商（ISP）可能会部署自己的DNS缓存服务器，导致来自该网络的大量用户在一段时间内都被解析到同一个IP地址。
• 连接持久性： 不同用户的请求会话时长差异巨大，一个长连接用户（如观看视频、大文件下载）会长时间占用一台服务器的资源，而多个短连接用户可能被分配到其他服务器，造成资源利用的“贫富差距”。

DNS轮询的分配结果往往是粗放且不精确的,无法有效利用集群资源，容易出现某些服务器过载，而另一些服务器却相对空闲的状况。

会话保持的天然难题

对于需要维持用户会话状态的应用（如电子商务网站的购物车、用户登录状态），会话保持是至关重要的，理想情况下，同一用户的连续请求应该被发送到同一台服务器，以便访问其会话数据。

DNS轮询完全无法支持会话保持,由于每次DNS查询都可能返回不同的IP地址（尤其是在TTL较短或客户端频繁刷新DNS缓存的情况下），用户的第一个请求可能到达服务器A，建立了会话，但第二个请求可能就被DNS解析到了服务器B，由于服务器B没有该用户的会话信息，用户将被迫重新登录或丢失购物车中的商品，导致极差的用户体验，虽然可以通过共享会话存储（如Redis或数据库）来绕过这个问题，但这无疑增加了系统的复杂性和架构成本。

维护与管理上的不便

在动态伸缩的云原生环境中,服务器的数量可能频繁变化，使用DNS轮询意味着每次增删服务器实例，都需要手动去域名服务商的管理后台修改DNS记录，这个过程不仅繁琐、易出错，而且同样受到DNS缓存TTL的影响，变更无法即时生效，无法满足现代应用对弹性伸缩的敏捷性要求。

为了更直观地对比,下表小编总结了DNS轮询与现代负载均衡器的核心差异：

DNS轮询虽然简单,但其缺乏健康检查、受缓存影响大、负载不均、无法维持会话以及管理不便等缺点，使其难以胜任现代互联网应用对高可用、高性能和高可扩展性的严苛要求，它更像是一个“尽力而为”的流量分发方案，而非一个可靠的负载均衡解决方案，在当今的技术选型中，它通常只被用于一些非核心、静态资源服务或作为多层负载均衡架构中的最外层辅助手段，而核心的业务流量分发则交由功能更强大的四层或七层负载均衡器来处理。

相关问答FAQs

Q1: 既然DNS轮询有这么多缺点，它在现在还有用武之地吗？

A1: 仍然有，但场景非常有限，DNS轮询适用于对成本极其敏感、业务逻辑简单、无状态且对可用性要求不高的场景，个人博客、小型静态网站、或者用于分发一些不要求实时性的静态资源（如图片、JS文件），它也可以作为一种简单、低成本的容灾备份方案，将流量引导到不同地理位置的数据中心，实现粗粒度的地域分流，但必须配合其他技术来弥补其健康检查的缺失。

Q2: 除了DNS轮询，目前主流的负载均衡方案有哪些？

A2: 目前主流的负载均衡方案主要分为四层（传输层）和七层（应用层）负载均衡。

• 四层负载均衡器： 工作在TCP/IP协议层，基于IP地址和端口号进行流量分发，它速度快、效率高，但无法感知应用层的内容，典型代表有硬件设备F5、LVS，以及软件Nginx（在stream模式下）、HAProxy。
• 七层负载均衡器： 工作在应用层（如HTTP协议），可以根据请求的URL、HTTP头、Cookie等信息进行更智能、更灵活的流量分发，它支持会话保持，并能实现更复杂的路由策略，典型代表有Nginx（在http模式下）、HAProxy，以及各大云服务商提供的应用型负载均衡器（如AWS ALB、阿里云ALB）。
  现代架构中，通常会结合使用这两种方案，或直接采用功能全面的云负载均衡服务，以获得最佳的性能、灵活性和可靠性。