CDN(Content Delivery Network)技術原理概要

時間 2019-12-13

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簡介

CDN(Content Delivery Network)即內容分發網絡，依靠部署在各地的邊緣服務器，經過中心平臺的負載均衡、內容分發、調度等功能，使用戶就近獲取所需內容，提升用戶訪問響應速度和命中率。---- 來自：CDN百度百科
舉個簡單的例子：讓本來上海的瀏覽器要訪問北京主站內容的請求，轉而由部署在上海或其餘地方的緩存來受理，這樣請求的數據只須要通過很短的距離就可以到達請求端，有效利用帶寬並下降主站壓力

工做原理

CDN網絡通常分爲中心節點和邊緣節點
1. 中心節點功能：監控邊緣節點的狀況（可用性，擁塞程度），全局負載均衡管理，與主站點進行數據同步
CDN工做原理：
瀏覽器訪問一個網站所經歷的步驟
1. 未加CDN緩存的網站
  1. 用戶在瀏覽器地址欄輸入要訪問的域名
  2. 瀏覽器解析域名獲得對應的IP地址，再向此IP地址的服務器發出訪問請求
  3. 瀏覽器根據服務器返回的東西顯示網頁內容
2. 加CDN緩存的網站
  1. 用戶在瀏覽器中輸入要訪問的域名
  2. 瀏覽器對域名解析，（CDN對域名解析過程進行了調整）獲得該域名的CNAME記錄，而後利用全局的負載均衡DNS解析獲得實際的IP地址
  3. 瀏覽器在獲得了實際的IP地址（緩存服務器的IP）後向緩存服務器發出訪問請求
  4. 緩存服務器根據瀏覽器提供的要訪問的域名經過DNS解析獲得該域名對應的實際的IP地址，而後該緩存服務器向此實際IP地址提交訪問請求
  5. 緩存服務器從實際IP地址獲得內容後，進行兩個操做：
    1. 將獲得的內容保存到本地，以便之後使用
    2. 將獲取的內容返回給客戶端，完成數據服務過程
示例：
1. 如圖所示：
2. 瀏覽器訪問站點的步驟：
  1. 用戶在瀏覽器的地址欄中輸入www.web.com，而後回車，瀏覽器發現本地沒有DNS緩存，就向網站的DNS服務器請求
  2. 網站的DNS域名解析器設置了CNAME，指向了www.web.51cdn.com（CDN只能接職能負載均衡系統）
  3. 職能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
  4. 瀏覽器向該IP節點發送請求
  5. 第一次訪問的時候，CDN服務器請求原web站點，獲得內容後一方面將獲得的內容緩存到本地；另外一方面將請求的結果返回給客戶端（下次訪問的時候，若是節點的緩存內容可用的話，就不會再請求原web站點了）
CDN關鍵技術
CND關鍵技術有：內容路由技術、內容分發技術、內容存儲技術、內容管理技術
1. 內容路由功能
  1. CDN的負載均衡系統實現CDN的內容路由功能。CDN內容路由功能做用使用戶請求到達CDN網絡中的最佳節點
  2. 全局負載均衡主要目的是讓用戶的請求到達CDN網絡中最近的節點
  3. 局部負載均衡在特定的範圍內尋找一臺合適的節點提供服務（要考慮到節點的健康性、負載狀況、支持的媒體格式等運行狀態）
2. 內容分發技術
  內容分發技術主要是PUSH和PULL
  1. PUSH是一種主動分發的技術，一般由內容管理系統發起，將內容從源或者中心媒體資源庫發佈到各個邊緣的Cache節點（HTTP/FTP）
  2. PULL 是一種被動的分發技術，當用戶請求的內容不在請求所達到的邊緣Cache的節點上時，該節點會從內容源或其餘節點PULL下所需的內容（按需分發）
3. 內容存儲技術
  1. 內容源的存儲
    一般採用海量存儲架構（內容的規模及吞吐量較大）
  2. 在Cache節點中的存儲
    Cache節點的存儲要考慮：
    1. 功能上，對各類內容格式的支持、對部分緩存的支持
    2. 性能上，容量大小，吞吐率、可靠性及穩定性
4. 內容管理技術
  本地內容管理（對Cache節點而言）的目標是提升內容服務的效率，提升本地節點的存儲利用率。
  1. 本地內容索引是實現基於內容感知調度的關鍵
  2. 本地內容的複製。一般爲了提升存儲的效率，同一個內容只在某個特定的節點中存儲一份，當對該內容的訪問超過這個節點的能力範圍，就將該內容進行分發到其餘節點上
  3. 本地內容訪問狀態的收集。蒐集各個節點上各個內容訪問的統計信息，節點可用服務能力及內容變化的狀況
注：在這裏只是簡單介紹了一下這幾種技術，並非特別詳細，先對這些有個大概瞭解，方便之後的學習，若是感受本文的內容說的不具體的話能夠看一下這篇文章：CDN技術詳解及實現原理，由於有些東西我還不懂，因此有些內容還未涉及到，請你們見諒。