BIND DNS服务基于Raspberry Pi 3B测试

这几年一直在运营商工作，接触到更多的网络和系统应用知识，不再是单一的RouterOS应用，因此对于各网络产品和应用案例等有了一定的认知。我这篇文章基于Raspberry Pi 3B和BIND应用，通过在处理能、功耗和成本方面参考写的。对于一些大型网络来说搭建一台DNS服务器是必要的服务之一，大多DNS服务是基于Linux的BIND，通过对树莓派3B的BIND DNS性能测试，并结合当前x86部署的DNS服务器，对实际网络环境的进行测试。

首先基于树莓派3B搭建Bind的DNS，测试系统为raspbian，默认配置下处理能力，最大处理13000qps请求，功耗不超过5w，对此我进行了各种设备的DNS服务的测试，都配置实际应用环境，都添加了超过1千条的A记录和forward配置，对比如下（当然自己的测试并不一定准确，仅供参考）：

注明：使用BIND自带的queryperf做压力测试，测试发送平台是Dell R610 Xeon E5-2609×2 2.4GHz 8核心

平台	CPU	内存	功耗（W）	1千条规则（QPS）	QPS/w
树莓派3	ARM A53 4核1.2G	1G	5	7370	1474
Dell R620	Xeon E5-2609×2 2.4GHz 单线程	32G	100	12701	127
Dell R620	Xeon E5-2609×2 2.4GHz 8线程	32G	100	38340	383.4
Dell R610	Xeon X5680×2 3.33GHz 单线程	24G	100	16476	164.8
Dell R610	Xeon X5680×2 3.33GHz 12线程	24G	120	54503	454.2
Dell R610（VM Esxi整机120w假设分担1/4）	Xeon X5620×2 2.4GHz VM配4核心	24G，VM分配8G	30	36638	1221.3
Intel Celeron J1900	Celeron J1900 1.99GHz 2线程	2G	16	8691	543.2

测试设备除了树莓派3，还包括Xeon E5-2609和Xeon x5680，基于VM平台搭建的BIND，低功耗的Intel Celeron J1900。通过这些平台对比，在功耗和处理性能上找到各自的差别，通过QPS每瓦来体现。

上图很明显树莓派3在QPS每瓦的处理能力上胜出，但Xeon E5-2609和Xeon x5680的CPU性能没有完全利用上，基本是在60-70%，但树莓派3在测试时完全达到100%，因此树莓派3基于ARM A53平台的BIND处理能力在单位功耗上明显，其次是基于Dell R610的VM的平台。通过这样的压力测试，得到了一些实验数据。

下面我们通过将树莓派3放入实际的运营商环境测试，我分配了15000人的DNS请求到树莓派3上，基于15000在线用户的DNS处理测试，使用运营网络环境，用户实际的QPS请求数量在600左右，单台树莓派3的CPU耗用保持着40%左右，从以上测试结果，对于一个宽带运营网络的DNS实际需求做一个评估：

1.  DNS请求数量分析下，一个15000人的网络每秒QPS大约600，对于一个x86服务器平台处理来说很轻松的事情，但算下单位功耗6QPS/w（服务器安装100w计算），而树莓派3则是120QPS/w，两个相差20倍。
2.  也许600QPS对树莓派3消耗了40%的CPU，intel至强平台仅耗用2%，CPU使用上x86服务器给人一种安全感，但我们从务实的角度看，够用就行。
3. 通过集群化可以解决高负载问题，40%的CPU消耗我们可以分配给2台或者4台树莓派3，做出集群，如果是4台树莓派，每台CPU可以降低到10%，功耗是16w，具备冗余的保护机制。如果你用x86服务器建立2台冗余保护，设备价格和耗电自己可以算算了。
4. 树莓派3的价格不用说了，用一台x86服务器搭建DNS（即使是PC搭建服务）的成本明显高于树莓派3，虽然有Intel Celeron J1900低功耗平台，价格可能和树莓派3差不多，但内存需要自己购买，总体成本要比树莓派3高出1/3

通过上面的分析，可以看出单位计算的功耗差距如此之大， x86服务器，1w只能解决5个QPS，虽然还有空余计算能力，但没有利用起来（可能是我调试的不好），而ARM的计算能力则是x86的20倍。我们可以引入虚拟化平台去解决x86平台单位计算功耗问题，如上面一台VM的虚拟主机假设分担30w功耗，也是处理600QPS，是20QPS/w，但利用率还是比树莓派低6倍。当然有人会说树莓派3没有多余的计算能力抵御突发事件，这点可以承认，但我们可以通过组成集群或者安全手段来解决。

还有稳定性问题，树莓派3毕竟是按照服务器设计的产品，树莓派3是基于ARM A53的解决方案，因此我们可以验证ARM A53在处理类似应用的性能。

从BIND这样的应用服务来说，利用ARM平台解决类似的问题，具备较高效率，因此ARM平台在部分服务应用上，对比x86在单位功耗方面有明显优势。自己测试方式不太专业，这方面的测试仅作为大家参考