DNS是網絡的基礎服務，網絡上的各種應用對DNS的依賴性很高。DNS的穩定，直接決定了上層應用服務的穩定。那如何保障DNS服務的高可用呢？
我們先來看下高可用的概念：
高可用
高可用（High availability）：指系統無中斷地執行其功能的能力，一般用下面的公式來衡量：
- MTBF: Mean time between Failures，平均多久出一次故障；
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MTTR: Mean time to recover，出故障後的恢複服務的時間。
實作dns高可用，主要靠降低出故障、故障後快速恢複。下圖是dns服務架構簡圖，分為管控層和解析層，後面分别描述這兩層如何實作高可用。
管控層
管控層最主要的兩個功能： DNS資料的持久化，DNS資料下發到adns(dnsserver)。
1 資料持久化
管控層接收使用者配置的域名資料後，持久化存儲在資料庫。利用了資料庫團隊的X-Cluster産品,實作資料的高可用，消除了運維誤操作等原因導緻的資料丢失：
資料庫采用三地五副本，同城強同步方案部署；
資料庫各個節點間采用Paxos 協定選主，在任意階段出現問題後，資料内部自選主切換；
應用機房部署與資料庫解耦，可以任意機房部署；
在資料庫Leader 故障場景下，資料庫會自動發生切換，應用連入任意節點擷取目前Leader 位置後恢複應用業務。
2 資料下發
管控與adns之間，主要通過穩定的内部網絡來下發資料，資料傳輸出錯的機率低；
管控向adns發送資料時，有資料補償機制，對與下發失敗，做多次重試，如果重試都無法成功，報警轉人工處理。
解析層
解析層由adns叢集組成，部署在全球的上百個idc機房，通過anycast釋出大量的服務ip。使用者向這些ip發送dns請求，擷取解析結果。
1 消除單點
解析層主要靠消除單點實作failover，來減少故障。
- 主機到網絡：每台adns通過雙網口，雙上聯到兩個不同的交換機，避免網口單點、交換機的單點故障；
- 叢集内：adns分成多個不同叢集，每個叢集内多台adns，這些機器向交換機釋出相同的IP，通過ECMP分發流量。同叢集内DNS都是熱備的關系，當某台adns出問題，交換機把流量分發到其它伺服器。
- 叢集間：多個不同的叢集，釋出相同的ip，這些叢集之間，通過網絡的anycast技術互相熱備，某個叢集不可用，流量被轉到其它可用的叢集。
- NS IP：由于特殊原因(比如營運商黑洞等)，個别IP全網都無法通路。我們對每個NS配置多個IP，LocalDNS會基于SRTT算法，選擇出最短的rt的IP，将請求轉發過去，進而避開有問題的IP。
2 系統容量
監控系統實時監控各個伺服器、叢集的qps容量；
adns叢集，部署上具備水準擴容能力，容量能達到機房的帶寬。
3 如何保證解析正确
部署資料對賬系統，對adns之間做資料對比，adns與管控的DB做資料對比；
部署撥測系統，對zone的soa做撥測，對特定域名的rr記錄做撥測；
通過上面的兩類手段，及時發現資料異常并作出響應，避免異常或者縮短異常的處理時間。
一般通過摘除有問題的伺服器的路由，幾秒鐘即可生效。
4 安全防護
作為面向公網的服務，網絡攻擊無法避免，會影響系統可用性。我們采用了下面兩類安防手段，提高dns的可用性。
1) 網絡攻擊防護
常見的dns攻擊，是4層的ddos攻擊。對于超大流量的網絡攻擊，利用機房部署的aliguard，做網絡防護；
為了減少ddos防護系統對dns的影響，我們設定了很高的防護門檻值，對應門檻值之下的ddos攻擊，通過我們高性能的dnsserver(adns)來承載攻擊。
2) 應用安全
為了應對DNS投毒、欺騙等場景，我們的dnsserver，支援dnssec；
為了應對DNS劫持，我們支援有連接配接的協定，比如tcpdnshttpdnstlsdoh；
使用者可以根據自己的需求，選擇合适的安全方案。