以前，GitHub 的 DNS 基础设施相当简单直接。它包括每台服务器上本地的，只有转发的 DNS 缓存，以及被所有这些主机使用的缓存和权威的一对主机。这些主机在内部网络以及公共互联网上都可用。我们在缓存守护程序中配置了域记录，以在本地进行查询，而不是在互联网上进行递归。我们还在我们的 DNS 提供商处设置了 NS 记录，它们将特定的内部域指向这对主机的公共 IP，以便我们网络外部的查询。
这个配置使用了很多年，但并非没有它的缺点。许多程序对于解析 DNS 查询非常敏感，我们遇到的任何性能或可用性问题最好情况会导致排队和性能降级，最坏情况下客户会停机。配置和代码更改可能会导致查询率的大幅意外更改。因此超出这两台主机的扩展成为了一个问题。由于这些主机的网络配置，我们只需要继续添加有问题的 IP 和主机。在试图解决和补救这些问题的同时，由于缺乏指标和可见性，老旧的系统难以识别原因。在许多情况下，我们使用 `tcpdump` 来识别有问题的流量和查询。另一个问题是在公共 DNS 服务器上运行，我们冒着泄露内部网络信息的风险。因此，我们决定建立更好的东西，并开始确定我们对新系统的要求。
我们着手设计一个新的 DNS 基础设施，以改善上述的操作问题，包括扩展和可见性，并引入了一些额外的要求。我们希望通过外部 DNS 提供商继续运行我们的公共 DNS 域，因此我们构建的系统需要与供应商无关。此外，我们希望该系统能够服务于我们的内部和外部域，这意味着内部域仅在我们的内部网络上可用，除非另有特别配置，否则外部域是可解析的，而不会离开我们的内部网络。我们希望新的 DNS 架构允许[更改基于部署的工作流][5]，并通过我们的仓库和配置系统使用 API 自动更改记录。新系统不能有任何外部依赖，太依赖于 DNS 功能而被陷入级联故障。这包括连接到其他数据中心和其中可能有的 DNS 服务。我们的旧系统将缓存和权威在同一台主机上混合使用。我们想转到具有独立角色的分层设计。最后，我们希望系统能够支持多数据中心环境，无论是 EC2 还是裸机。
为了构建这个系统，我们确定了三类主机：缓存主机、边缘主机和权威主机。缓存作为递归解析器和 DNS “路由器”缓存来自边缘层的响应。边缘层运行 DNS 权威守护程序，用于响应缓存层对权威层的响应。权威层作为隐藏的 DNS 主机是 DNS 数据的常规来源，为来自边缘主机的域传输服务，并提供用于创建、修改或删除记录的 HTTP API。
我们的权威主机也是区域主机，只包含适用于其所在区域的域。我们的仓库和配置系统决定区域权威存在哪里，通过 HTTP API 创建和删除服务器记录。 OctoDNS 将域映射到区域权威，并使用相同的 API 创建静态记录，并确保动态源处于同步状态。对于外部域 (如 github.com)，我们有另外一个单独的权威，允许我们在连接中断期间查询我们的外部域。所有记录都存储在 MySQL 中。
迁移到更现代的 DNS 基础设施的巨大好处是可观察性。我们的旧 DNS 系统几乎没有指标和有限的日志。决定使用哪些 DNS 服务器的一个重要因素是它们产生的指标的广度和深度。我们最终用 [Unbound][6] 作为缓存，[NSD][7] 作为边缘主机，[PowerDNS][8] 作为权威，所有这些都已在 DNS 基础架构中被证明比 GitHub 好很多。
当在我们的裸机数据中心运行时，缓存通过私有[广播][9] IP 访问，从而到达最近的可用缓存主机。缓存已经以机架感知的方式部署，在它们之间提供一定程度的平衡负载，并且与一些电源和网络故障模式隔离。当缓存主机出现故障时，通常将其用于查找的服务器现在将自动路由到下一个最接近的缓存，保持低延迟并提供对某些故障模式的容错。广播允许我们扩展单个 IP 地址后面的缓存数量，这与先前的配置不同，使我们能够按 DNS 需求运行尽可能多的缓存主机。
