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CDN原理
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CDN原理
CDN网络是在用户和服务器之间增加Cache层如何将用户的请求引导到Cache上获得源服务器的数据主要是通过接管DNS实现这就是CDN的最基本的原理。如下图图中各点含义如下
1.用户向浏览器输入www.web.com这个域名浏览器第一次发现本地没有dns缓存则向网站的DNS服务器请求
2.网站的DNS域名解析器设置了CNAME指向了www.web.51cdn.com,请求指向了CDN网络中的智能DNS负载均衡系统
3.智能DNS负载均衡系统解析域名把对用户响应速度最快的IP节点返回给用户
4.用户向该IP节点CDN服务器发出请求
5.由于是第一次访问CDN服务器会向原web站点请求并缓存内容
6.请求结果发给用户。
当然很多细节没有涉及到比如第1步首先向本地的DNS服务器请求。第5步内容淘汰机制根据TTL等。但原理大体如此。
当用户访问加入CDN服务的网站时域名解析请求将最终交给全局负载均衡DNS进行处理。全局负载均衡DNS通过一组预先定义好的策略将当时最接近用 户的节点地址提供给用户使用户能够得到快速的服务。同时它还与分布在世界各地的所有CDNC节点保持通信搜集各节点的通信状态确保不将用户的请求 分配到不可用的CDN节点上实际上是通过DNS做全局负载均衡。
对于普通的Internet用户来讲每个CDN节点就相当于一个放置在它周围的WEB。通过全局负载均衡DNS的控制用户的请求被透明地指向离他最近的节点节点中CDN服务器会像网站的原始服务器一样响应用户的请求。由于它离用户更近因而响应时间必然更快。CDN节点
每个CDN节点由两部分组成:负载均衡设备和高速缓存服务器。
负载均衡设备负责每个节点中各个Cache的负载均衡保证节点的工作效率;同时负载均衡设备还负责收集节点与周围环境的信息保持与全局负载DNS的通信实现整个系统的负载均衡。CDN的管理系统是整个系统能够正常运转的保证。它不仅能对系统中的各个子系统和设备进行实时监控对各种故障产生相应的告警还可以实时监测到系统中 总的流量和各节点的流量并保存在系统的数据库中使网管人员能够方便地进行进一步分析。通过完善的网管系统用户可以对系统配置进行修改。CDN网络
理论上最简单的CDN网络有一个负责全局负载均衡的DNS和各节点一台Cache即可运行。DNS支持根据用户源IP地址解析不同的IP实现 就近访问。为了保证高可用性等需要监视各节点的流量、健康状况等。一个节点的单台Cache承载数量不够时才需要多台Cache多台Cache同时 工作才需要负载均衡器使Cache群协同工作。CDN关键技术
1.缓存算法[Squid]
2. 分发能力
3. 负载均衡[Nginx]
4. 基于DNS[BIND]
5. 支持协议
缓存算法决定命中率、源服务器压力、POP节点存储能力。
分发能力取决于IDC能力和IDC策略性分布。
负载均衡智能调度决定最佳路由、响应时间、可用性、服务质量。
基于DNS的负载均衡以CNAME实现[to cluster]智取最优节点服务
缓存点有客户端浏览器缓存、本地DNS服务器缓存。
缓存内容有DNS地址缓存、客户请求内容缓存、动态内容缓存。
支持协议如静动态加速图片加速、https带证书加速、下载加速、流媒体加速、企业应用加速、手机应用加速。
CDN提供一种机制当用户请求内容时该内容能够由以最快速度交付的Cache来向用户提供这个挑选“最优”的过程就叫做负载均衡。
从功能上看典型的CDN系统由分发服务系统负载均衡系统和运营管理系统组成。 分发服务系统
最基本的工作单元就是Cache设备cache边缘cache负责直接响应最终用户的访问请求把缓存在本地的内容快速地提供给用 户。同时cache还负责与源站点进行内容同步把更新的内容以及本地没有的内容从源站点获取并保存在本地。Cache设备的数量、规模、总服务能力是衡 量一个CDN系统服务能力的最基本的指标负载均衡系统
主要功能是负责对所有发起服务请求的用户进行访问调度确定提供给用户的最终实际访问地址。两级调度体系分为全局负载均衡GSLB和本 地负载均衡SLB。GSLB主要根据用户就近性原则通过对每个服务节点进行“最优”判断确定向用户提供服务的cache的物理位置。SLB主要负 责节点内部的设备负载均衡运营管理系统
分为运营管理和网络管理子系统负责处理业务层面的与外界系统交互所必须的收集、整理、交付工作包含客户管理、产品管理、计费管理、统计分析等功能。
负责为用户提供内容服务的cache设备应部署在物理上的网络边缘位置即CDN边缘层。CDN系统中负责全局性管理和 控制的设备组成中心层二级缓存中心层同时保存着最多的内容副本当边缘层设备未命中时会向中心层请求如果在中心层仍未命中则需要中心层向源站 回源如果是流媒体代价很大。
CDN骨干点和CDN POP点在功能上不同中心和区域节点一般称为骨干点主要作为内容分发和边缘未命中时的服务点边缘节点又被称为POPpoint of presence节点CDN POP点主要作为直接向用户提供服务的节点。应用协议加速
企业应用加速主要是动态加速和SSL加速。广域网应用加速
SSL应用加速由于需要大量的加密解密运算SSL应用对服务器端的资源消耗是非常巨大的。CDN提供SSL应用加速后由CDN的专用SSL加速硬件来完成加密解密运算工作。
网页压缩HTTP1.1提出对网页压缩的支持。在服务器端可以先对网页数据进行压缩然后将压缩后的文件提供给访问用户最后在用户浏览器端解压显示但要衡量加解压时间。
