Escalabilidade e o caso DNS

Escalabilidade é a capacidade de servir mais carga acrescentando recursos, sem redesenhar o sistema. Depois de distribuir o trabalho e tolerar falhas, esta página fecha a cadeira com as técnicas que fazem sistemas crescerem e com o exemplo maior de todos, o DNS.

As três técnicas básicas

A replicação põe cópias dos mesmos dados ou serviços em várias máquinas. Ganha-se disponibilidade e capacidade de leitura, paga-se com a necessidade de manter as cópias coerentes. A partição (sharding) divide os dados em fatias, cada uma entregue a um grupo de máquinas. Ganha-se capacidade de escrita e de armazenamento, paga-se com operações que atravessam fatias. A cache guarda respostas recentes perto de quem pergunta, com um prazo de validade (TTL). Ganha-se velocidade e alívio nos servidores, paga-se com dados potencialmente desatualizados dentro do TTL.

Quase todos os sistemas grandes combinam as três, e o DNS mostra como.

Exemplo completo

Resolução de www.exemplo.pt por um resolvedor que parte de cache vazia:

1. O resolvedor pergunta a um servidor raiz quem serve .pt. Os raiz são poucos, replicados por anycast em centenas de locais, e respondem só com a referência para os servidores de .pt.
2. Pergunta a um servidor de .pt quem serve exemplo.pt. A zona .pt está particionada por sufixo, por isso estes servidores só sabem dos domínios .pt, uma fatia do espaço total.
3. Pergunta ao servidor autoritativo de exemplo.pt qual o endereço de www.exemplo.pt e recebe a resposta final.
4. Guarda cada resposta em cache pelo seu TTL. O próximo pedido igual resolve-se localmente, sem nenhum pacote na rede.

Onde está a escalabilidade: a hierarquia distribui a carga, porque os raiz só apontam e nunca resolvem nomes finais. A partição por zona divide o espaço de nomes pelo mundo. A cache absorve a repetição, porque poucos nomes concentram a maioria dos pedidos. Nenhum servidor precisa de conhecer o sistema todo, e é por isso que o DNS escala para milhares de milhões de consultas diárias.