Anycast DNS: как один IP работает сразу в десятках мест

Обычно один IP-адрес указывает на одну конкретную машину, доступную по одному сетевому пути. Anycast намеренно нарушает это правило: один и тот же IP-адрес одновременно анонсируется из множества физически разнесённых точек по всему миру. Затем интернет-маршрутизация доставляет каждый запрос в ту из анонсирующих точек, которая топологически ближе всего к отправителю. Это не обязательно самая близкая точка по физическому расстоянию, а самая близкая по сетевому пути.

Почему DNS-инфраструктура так сильно полагается на anycast

Публичные резолверы вроде 1.1.1.1 и 8.8.8.8 используют anycast-адреса. Когда вы обращаетесь к 1.1.1.1 из Токио, а кто-то другой к тому же адресу из Берлина, вы на самом деле попадаете на разные физические серверы, каждый на ближайший по сети, хотя оба вписали в настройки один и тот же IP-адрес. Именно поэтому один запоминающийся IP обеспечивает стабильно низкую задержку по всему миру, а не заставляет всех обращаться в один дата-центр независимо от местоположения.

• Отказоустойчивость: если одна anycast-точка отключается, маршрутизация просто переключается на следующую ближайшую, часто совершенно незаметно для клиента.
• Подход не ограничен DNS: CDN и некоторые другие сервисы, чувствительные к задержкам, используют ту же технику.

Что это значит на практике

Чтобы получить выгоду от anycast, ничего настраивать по-особому не нужно: всё происходит на уровне сетевой маршрутизации и невидимо для приложения, выполняющего запрос. Знать об этом стоит прежде всего потому, что так понятно, почему крупный публичный резолвер остаётся быстрым и доступным по всему миру и вам не нужно выбирать региональную конечную точку, как это приходится делать для облачной базы данных или вычислительного инстанса.

BGP — механизм, стоящий за понятием «топологически ближайший»

«Ближайший по сетевому пути» не определяется измерением физического расстояния в реальном времени. Каждая сеть, анонсирующая anycast-адрес, делает это через BGP, протокол маршрутизации, который связывает отдельные сети интернета. Каждый маршрутизатор на пути выбирает тот путь к адресу, который в данный момент выглядит самым коротким по метрикам самого BGP, как правило с наименьшим числом сетевых переходов, а не километров. На практике это обычно коррелирует с физической близостью, но не идеально: запрос иногда уходит в чуть более удалённую точку, если этот путь по меркам BGP оказывается короче, особенно при сбоях в сетях или нетипичных пиринговых соглашениях.

Почему anycast подходит не для всего

Anycast отлично подходит для коротких обменов без сохранения состояния, например одного DNS-запроса и ответа: ничего не потеряется, если следующий пакет попадёт на другой физический сервер, не на тот, что обработал первый. Для долгих соединений с состоянием он подходит плохо: если сетевой путь изменится посреди соединения (флаппинг маршрута, смена пиринга), TCP-сессия уйдёт на другую физическую точку, не ту, что её начала, и просто оборвётся, потому что новый сервер не знает о её существовании. Отчасти поэтому anycast так тесно связан с DNS и другими протоколами «запрос-ответ» поверх UDP и гораздо реже применяется для долгоживущих подключений к базам данных или видеопотоков.