cdn網絡概述和關鍵技術及原理說明

2020-10-14

    1、cdn網絡概述

    CDN的全稱是ContentDeliveryNetwork,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。

    在互聯網領域有一個“8秒定律”,用戶訪問一個網站時,如果等待網頁打開的時間超過8秒,會有超過30%的用戶放棄等待。對于電信運用商,CDN是真正體現管道智能化的技術。

    2、cdn網絡關鍵技術

    1、換粗算法[Squid]--緩存算法決定命中率、源服務器壓力、POP節點存儲能力;

    2、分發能力--分發能力取決于IDC能力和IDC策略性分布

    3、負載均衡[Nginx]--智能調度,決定最佳路由、響應時間、可用性、服務質量,基于DNS的負載均衡以CNAME實現[tocluster],智取最優節點服務,緩存點有客戶端瀏覽器緩存、本地DNS服務器緩存,緩存內容有DNS地址緩存、客戶請求內容緩存、動態內容緩存

    4、支持協議--靜動態加速(圖片加速、http帶證書加速)、下載加速、流媒體加速、企業應用加速、手機應用加速

    CDN提供一種機制,當用戶請求內容時,該內容能夠由以最快速度交付的Cache來向用戶提供,這個挑選“最優”的過程就叫做負載均衡。從功能上看,典型的CDN系統由分發服務系統,負載均衡系統和運營管理系統組成

    –分發服務系統:最基本的工作單元就是Cache設備,cache(邊緣cache)負責直接響應最終用戶的訪問請求,把緩存在本地的內容快速地提供給用戶。同時cache還負責與源站點進行內容同步,把更新的內容以及本地沒有的內容從源站點獲取并保存在本地。Cache設備的數量、規模、總服務能力是衡量一個CDN系統服務能力的最基本的指標

    –負載均衡系統:主要功能是負責對所有發起服務請求的用戶進行訪問調度,確定提供給用戶的最終實際訪問地址。兩級調度體系分為全局負載均衡(GSLB)和本地負載均衡(SLB)。GSLB主要根據用戶就近性原則,通過對每個服務節點進行“最優”判斷,確定向用戶提供服務的cache的物理位置。SLB主要負責節點內部的設備負載均衡

    –運營管理系統:分為運營管理和網絡管理子系統,負責處理業務層面的與外界系統交互所必須的收集、整理、交付工作,包含客戶管理、產品管理、計費管理、統計分析等功能。負責為用戶提供內容服務的cache設備應部署在物理上的網絡邊緣位置,即CDN邊緣層。CDN系統中負責全局性管理和控制的設備組成中心層(二級緩存),中心層同時保存著最多的內容副本,當邊緣層設備未命中時,會向中心層請求,如果在中心層仍未命中,則需要中心層向源站回源(如果是流媒體,代價很大)

    CDN網絡是在用戶和服務器之間增加Cache層,如何將用戶的請求引導到Cache上獲得源服務器的數據,主要是通過接管DNS實現,這就是CDN的最基本的原理。

    對于普通的Internet用戶來講,每個CDN節點就相當于一個放置在它周圍的WEB。通過全局負載均衡DNS的控制,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。

    每個CDN節點由兩部分組成:負載均衡設備和高速緩存服務器

    負載均衡設備負責每個節點中各個Cache的負載均衡,保證節點的工作效率。同時,負載均衡設備還負責收集節點與周圍環境的信息,保持與全局負載DNS的通信,實現整個系統的負載均衡。

    理論上,最簡單的CDN網絡有一個負責全局負載均衡的DNS和各節點一臺Cache,即可運行。DNS支持根據用戶源IP地址解析不同的IP,實現就近訪問。為了保證高可用性等,需要監視各節點的流量、健康狀況等。一個節點的單臺Cache承載數量不夠時,才需要多臺Cache,多臺Cache同時工作,才需要負載均衡器,使Cache群協同工作。

    3、cdn網絡原理說明

    步驟:

    用戶向瀏覽器輸入www.web.com這個域名,瀏覽器第一次發現本地沒有dns緩存,則向網站的DNS服務器請求;

    網站的DNS域名解析器設置了CNAME,指向了www.web.51cdn.com,請求指向了CDN網絡中的智能DNS負載均衡系統;

    智能DNS負載均衡系統解析域名,把對用戶響應速度最快的IP節點返回給用戶;

    用戶向該IP節點(CDN服務器)發出請求;

    由于是第一次訪問,CDN服務器會向原web站點請求,并緩存內容;

    請求結果發給用戶。

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