cdn网络概述和关键技术及原理说明

2020-10-14

    1、cdn网络概述

    CDN的全称是ContentDeliveryNetwork,即内容分发网络。其目的是通过在现有的Internet中增加一层新的CACHE(缓存)层,将网站的内容发布到最接近用户的网络"边缘"的节点,使用户可以就近取得所需的内容,提高用户访问网站的响应速度。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因,提高用户访问网站的响应速度。

    在互联网领域有一个“8秒定律”,用户访问一个网站时,如果等待网页打开的时间超过8秒,会有超过30%的用户放弃等待。对于电信运用商,CDN是真正体现管道智能化的技术。

    2、cdn网络关键技术

    1、换粗算法[Squid]--缓存算法决定命中率、源服务器压力、POP节点存储能力;

    2、分发能力--分发能力取决于IDC能力和IDC策略性分布

    3、负载均衡[Nginx]--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[tocluster],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

    4、支持协议--静动态加速(图片加速、http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。

    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。

    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。

    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。

    3、cdn网络原理说明

    步骤:

    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;

    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;

    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;

    用户向该IP节点(CDN服务器)发出请求;

    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;

    请求结果发给用户。

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