CDN架构以及原理分析
生活随笔
收集整理的這篇文章主要介紹了
CDN架构以及原理分析
小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.
詳見： http://blog.yemou.net/article/query/info/tytfjhfascvhzxcytp61?
在不同地域的用戶訪問網站的響應速度存在差異,為了提高用戶訪問的響應速度、優化現有Internet中信息的流動,需要在用戶和服務器間加入中間層CDN. 使用戶能以最快的速度，從最接近用戶的地方獲得所需的信息，徹底解決網絡擁塞，提高響應速度，是目前大型網站使用的流行的應用方案.
1. CDN 概述
- CDN的全稱是Content Delivery Network，即內容分發網絡。其目的是通過在現有的Internet中增加一層新的CACHE(緩存)層，將網站的內容發布到最接近用戶的網絡"邊緣"的節點，使用戶可以就近取得所需的內容，提高用戶訪問網站的響應速度。從技術上全面解決由于網絡帶寬小、用戶訪問量大、網點分布不均等原因，提高用戶訪問網站的響應速度。
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- Cache層的技術，消除數據峰值訪問造成的結點設備阻塞。Cache服務器具有緩存功能，所以大部分網頁對象（Web page object）,如html, htm, php等頁面文件，gif,tif,png,bmp等圖片文件，以及其他格式的文件，在有效期（TTL）內，對于重復的訪問，不必從原始網站重新傳送文件實體, 只需通過簡單的認證（Freshness Validation）- 傳送幾十字節的Header，即可將本地的副本直接傳送給訪問者。由于緩存服務器通常部署在靠近用戶端，所以能獲得近似局域網的響應速度，并有效減少廣域帶寬的消耗。不僅能提高響應速度，節約帶寬，對于加速Web服務器，有效減輕源服務器的負載是非常有效的。
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- 根據加速對象不同，分為 客戶端加速 和 服務器加速
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- 客戶端加速?: Cache部署在網絡出口處，把常訪問的內容緩存在本地，提高響應速度和節約帶寬；
- 服務器加速?: Cache部署在服務器前端，作為Web服務器的代理緩存機，提高Web服務器的性能，加速訪問速度?
如果多臺Cache加速服務器且分布在不同地域，需要通過有效地機制管理Cache網絡，引導用戶就近訪問(比如通過DNS引導用戶)，全局負載均衡流量，這是CDN內容傳輸網絡的基本思想.?
- CDN對網絡的優化作用主要體現在如下幾個方面 - 解決服務器端的“第一公里”問題 - 緩解甚至消除了不同運營商之間互聯的瓶頸造成的影響 - 減輕了各省的出口帶寬壓力 - 緩解了骨干網的壓力 - 優化了網上熱點內容的分布
2. CDN 的工作原理
2.1. 傳統訪問過程(未加速緩存服務)
我們先看傳統的未加緩存服務的訪問過程，以便了解CDN緩存訪問方式與未加緩存訪問方式的差別：
由上圖可見，用戶訪問未使用CDN緩存網站的過程為:
2.2. CDN訪問過程(使用緩存服務)
CDN網絡是在用戶和服務器之間增加Cache層，主要是通過接管DNS實現,將用戶的請求引導到Cache上獲得源服務器的數據
下面讓我們看看訪問使用CDN緩存后的網站的過程：
通過上圖，我們可以了解到，使用了CDN緩存后的網站的訪問過程變為：
通過以上的分析我們可以得到，為了實現對普通用戶透明(使用緩存后用戶客戶端無需進行任何設置)訪問，需要使用DNS(域名解析)來引導用戶來訪問Cache服務器，以實現透明的加速服務. 由于用戶訪問網站的第一步就是?域名解析?,所以通過修改dns來引導用戶訪問是最簡單有效的方式.
2.3. CDN網絡的組成要素
對于普通的Internet用戶，每個CDN節點就相當于一個放置在它周圍的網站服務器.?
通過對dns的接管，用戶的請求被透明地指向離他最近的節點，節點中CDN服務器會像網站的原始服務器一樣，響應用戶的請求.?
由于它離用戶更近，因而響應時間必然更快.
從上面圖中 虛線圈起來的那塊，就是CDN層,這層是位于 用戶端 和 站點服務器之間.
- 智能調度DNS(比如f5的3DNS)
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智能調度DNS是CDN服務中的關鍵系統.當用戶訪問加入CDN服務的網站時，域名解析請求將最終由 智能調度DNS 負責處理.
它通過一組預先定義好的策略，將當時最接近用戶的節點地址提供給用戶，使用戶可以得到快速的服務.
同時它需要與分布在各地的CDN節點保持通信，跟蹤各節點的健康狀態,容量等，確保將用戶的請求分配到就近可用的節點上.?
- 緩存功能服務
- 負載均衡設備(如lvs,F5的BIG/IP)
- 內容Cache服務器(如squid）
- 共享存儲(根據緩存數據量多少決定是否需要)
3. CDN 智能調度Dns 實例分析
- 分析img.alibaba.com域名
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在系統中，執行dig命令,輸出如下:?
#dig img.alibaba.com ; 部分省略;; QUESTION SECTION:;img.alibaba.com. IN A;; ANSWER SECTION:img.alibaba.com. 600 IN CNAME img.alibaba.com.edgesuite.net.img.alibaba.com.edgesuite.net. 7191 IN CNAME img.alibaba.com.georedirector.akadns.net.img.alibaba.com.georedirector.akadns.net. 3592 IN CNAME a1366.g.akamai.net.a1366.g.akamai.net. 12 IN A 204.203.18.145a1366.g.akamai.net. 12 IN A 204.203.18.160; 部分省略 從上面查詢結果可以看出 img.alibaba.com. CNAME img.alibaba.com.edgesuite.net. 后面的CNAME是由 Akamai(CDN服務商) 去跳轉到 智能調度器上的.?
- 分析www.discovery.com域名
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在系統中，繼續執行dig命令,輸出如下: #dig www.discovery.com; 部分省略;; QUESTION SECTION:;www.discovery.com. IN A;; ANSWER SECTION:www.discovery.com. 1077 IN CNAME www.discovery.com.edgesuite.net.www.discovery.com.edgesuite.net. 21477 IN CNAME a212.g.akamai.net.a212.g.akamai.net. 20 IN A 204.203.18.154a212.g.akamai.net. 20 IN A 204.203.18.147; 部分省略 從上面查詢結果可以看出?www.discovery.com. IN CNAME www.discovery.com.edgesuite.net. 后面的CNAME是由 Akamai(CDN服務商) 去跳轉到 智能調度器上的.?
總結:一般來說，網站需要使用到CDN服務時，一般都是將需要加速訪問的域名 CNAME到 CDN服務商的域名上.
緩存服務和調度功能都是由服務商來完成.
4. CDN的 智能調度Dns 簡化實現
4.1. 調度策略說明
在用戶請求解析域名的時候，智能DNS判斷用戶的LocalDns的IP，然后跟DNS服務器內部的IP表范圍匹配一下，看看用戶是電信還是網通用戶，然后給用戶返回對應的IP地址?
這里使用的是靜態拓撲的方法,只是判斷LocalDns的IP.要想使用更復雜的調度算法可以考慮商業產品,如F5的3DNS.
4.2. 假設CDN節點規劃
在這里我們將使用 BIND 的View功能來實現運營商的區分,假設我們在每個運營商的機房都放有一個CDN節點,列表如下:
| www.cdntest.com | 網通(CNC) | 192.168.0.1 |
| www.cdntest.com | 電信(TELECOM) | 192.168.0.2 |
| www.cdntest.com | 教育網(EDU) | 192.168.0.3 |
| www.cdntest.com | 默認(ANY) | 192.168.0.4 |
4.3. bind view 配置
- 以下是named.conf配置文件的部分截取，只是涉及到?View?的部分,其他細節可參考互聯網.
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acl "cnc_iprange"{ //定義ip范圍(網通)192.168.1.0/24; 192.168.2.0/24;//此處只是示例,其他省略}; acl "tel_iprange"{ //定義ip范圍(電信)192.168.3.0/24; 192.168.4.0/24;//其他省略};acl "edu_iprange"{ //定義ip范圍(教育網)192.168.5.0/24; 192.168.6.0/24;//其他省略};acl "default_iprange"{ //定義ip范圍(默認)192.168.7.0/24; 192.168.8.0/24;//其他省略}; view "CNC" {Match-clients{cnc_iprange};zone "." IN {type hint;file "named.root";};zone "localhost" IN {type master;file "localhost.zone";allow-update { none; };};zone "cdntest.com" IN {type master;file "cnc_cdntest.zone";};};view "TEL" {Match-clients{tel_iprange};zone "." IN {type hint;file "named.root";};zone "localhost" IN {type master;file "localhost.zone";allow-update { none; };};zone "cdntest.com" IN {type master;file "tel_cdntest.zone";};};view "EDU" {Match-clients{edu_iprange};zone "." IN {type hint;file "named.root";};zone "localhost" IN {type master;file "localhost.zone";allow-update { none; };};zone "cdntest.com" IN {type master;file "edu_cdntest.zone";};};view "DEFAULT" {Match-clients{default_iprange};zone "." IN {type hint;file "named.root";};zone "localhost" IN {type master;file "localhost.zone";allow-update { none; };};zone "cdntest.com" IN {type master;file "default_cdntest.zone";};}; - zone文件的配置說明
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這4個zone配置文件(cnc_cdntest.zone,tel_cdntest.zone,edu_cdntest.zone,default_cdntest.zone)中，只有www.cndtest.com的A記錄不一樣，其他的都是一樣.?
| www.cdntest.com | cnc_cdntest.zone | 192.168.0.1 |
| www.cdntest.com | tel_cdntest.zone | 192.168.0.2 |
| www.cdntest.com | edu_cdntest.zone | 192.168.0.3 |
| www.cdntest.com | default_cdntest.zone | 192.168.0.4 |
以上只列出了?www.cdntest.com?的A記錄地址,其他關于zone的語法 請參考互聯網.
- 域名解析流程簡要說明
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說明:再此過程中，我們簡化了主DNS?到?智能DNS?之間的CNAME過程(為了簡要說明問題).?這里使用的是靜態拓撲(根據ip范圍)的方法,也稱為地域化方法,只是判斷LocalDns的IP.
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- 此簡化方案中的存在的問題
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5. 總結(Summary）
在建立CDN網路時，最關鍵的就是?智能調度DNS，這個是CND網絡總協調,通過高效的調度算法，可以使用戶得到最佳的訪問體驗.
其次就是 CND節點的管理,比如涉及到 內容的同步機制，配置文件的更新等等，都需要有一套機制來保證.
當然在大型網站中，也要考建設CDN體系的成本和回報率.
轉自：http://www.51know.info/system_performance/cdn/cdn.html
轉載于:https://www.cnblogs.com/grefr/p/5046310.html
總結
以上是生活随笔為你收集整理的CDN架构以及原理分析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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