CDN

CDN

INFO

• CDN(全称Content Delivery Network)，即内容分发网络

• 构建在现有网络基础之上的智能虚拟网络，依靠部署在各地的边缘服务器，通过中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块，使用户就近获取所需内容，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度和命中率。CDN的关键技术主要有内容存储和分发技术

• 简单来讲，CDN就是根据用户位置分配最近的资源

• 于是，用户在上网的时候不用直接访问源站，而是访问离他“最近的”一个CDN节点，术语叫边缘节点，其实就是缓存了源站内容的代理服务器

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• 域名是一个具有层次的结构，从上到下一次为根域名、顶级域名、二级域名、三级域名...

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原理

INFO

• 没有应用CDN时：
  • 我们使用域名访问某一个站点时的路径为：
  • 用户提交域名→浏览器对域名进行解析→DNS解析得到目的主机的IP地址→根据IP地址访问发出请求→得到请求数据并回复
• 应用CDN后：
  • DNS返回的不再是IP地址，而是一个CNAME(Canonical Name) 别名记录，指向CDN的全局负载均衡
  • CNAME实际上在域名解析的过程中承担了中间人（或者说代理）的角色，这是CDN实现的关键

查询方式

查询方式

• 递归查询：
  • 如果A请求B，那么B作为请求的接收者一定要给A想要的答案
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• 迭代查询：
  • 如果接收者B没有请求者A所需要的准确内容，接收者B将告诉请求者A，如何去获得这个内容，但是自己并不去发出请求
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域名缓存

域名缓存

• 在域名服务器解析的时候，使用缓存保存域名和IP地址的映射，计算机中DNS的记录也分成了两种缓存方式：
  • 浏览器缓存：浏览器在获取网站域名的实际IP地址后会对其进行缓存，减少网络请求的损耗
  • 操作系统缓存：操作系统的缓存其实是用户自己配置的hosts文件

域名解析

INFO

• 首先搜索浏览器的DNS缓存，缓存中维护一张域名与IP地址的对应表
• 若没有命中，则继续搜索操作系统的DNS缓存
• 若仍然没有命中，则操作系统将域名发送至本地域名服务器，本地域名服务器采用递归查询自己的DNS缓存，查找成功则返回结果
• 若本地域名服务器的DNS缓存没有命中，则本地域名服务器向上级域名服务器进行迭代查询
  • 首先本地域名服务器向根域名服务器发起请求，根域名服务器返回顶级域名服务器的地址给本地服务器
  • 本地域名服务器拿到这个顶级域名服务器的地址后，就向其发起请求，获取权限域名服务器的地址
  • 本地域名服务器根据权限域名服务器的地址向其发起请求，最终得到该域名对应的IP地址
• 本地域名服务器将得到的IP地址返回给操作系统，同时自己将IP地址缓存起来
• 操作系统将IP地址返回给浏览器，同时自己也将IP地址缓存起
• 至此，浏览器就得到了域名对应的IP地址，并将IP地址缓存起

流程图

负载均衡

INFO

• 由于没有返回IP地址，于是本地DNS会向负载均衡系统再发送请求 ，则进入到CDN的全局负载均衡系统进行智能调度
  • 看用户的 IP 地址，查表得知地理位置，找相对最近的边缘节点
  • 看用户所在的运营商网络，找相同网络的边缘节点
  • 检查边缘节点的负载情况，找负载较轻的节点
  • 其他，比如节点的“健康状况”、服务能力、带宽、响应时间等
• 结合上面的因素，得到最合适的边缘节点，然后把这个节点返回给用户，用户就能够就近访问CDN的缓存代理

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缓存代理

INFO

• 缓存系统是CDN的另一个关键组成部分，缓存系统会有选择地缓存那些最常用的那些资源，其中有两个衡量CDN服务质量的指标：
  • 命中率：用户访问的资源恰好在缓存系统里，可以直接返回给用户，命中次数与所有访问次数之比
  • 回源率：缓存里没有，必须用代理的方式回源站取，回源次数与所有访问次数之比
• 缓存系统也可以划分出层次，分成一级缓存节点和二级缓存节点。一级缓存配置高一些，直连源站，二级缓存配置低一些，直连用户
• 回源的时候二级缓存只找一级缓存，一级缓存没有才回源站，可以有效地减少真正的回源
• 现在的商业CDN命中率都在90%以上，相当于把源站的服务能力放大了10倍以上

总结

总结

• CDN目的是为了改善互联网的服务质量，通俗一点说其实就是提高访问速度
• CDN构建了全国、全球级别的专网，让用户就近访问专网里的边缘节点，降低了传输延迟，实现了网站加速
• 通过CDN的负载均衡系统，智能调度边缘节点提供服务，相当于CDN服务的大脑，而缓存系统相当于CDN的心脏，缓存命中直接返回给用户，否则回源