CDN内容分发网络

CDN内容分发网络通过在全球范围内部署分布式节点包括骨干节点和边缘POP节点将网站内容缓存到靠近用户的边缘服务器。当用户请求内容时CDN利用智能DNS解析和负载均衡技术将请求定向至最优节点若节点已缓存内容则直接响应未命中时则从源站获取并更新缓存从而显著降低延迟、减轻源站压力同时提升访问速度和系统稳定性。”CDNContent Distribution Network 即是内容分发网络 是构筑在现有互联网上的一种先进的流量分配网络。 该网络将网站源服务器中的内容存储到分布于各地的缓存服务器 (Cache Server) 中 通过网络的动态流量分配控制器 将用户请求自动指向到健康可用并距离用户最近缓存服务器上 以提高用户访问的响应速度和服务的可用性 改善互联网上的服务质量。简单的说CDN 的工作原理就是将源站的资源缓存到位于全球各地的 CDN 节点上用户请求资源时就近返回节点上缓存的资源而不需要每个用户的请求都回源站获取避免网络拥塞、缓解源站压力保证用户访问资源的速度和体验。1解决网站高流量、大并发的问题。CDN通过分散用户请求到多个服务器提升了网站的可用性和抗压能力。2实现全球覆盖。CDN的全球服务器网络意味着企业可以无缝地向世界各地的用户分发内容解决了跨地域访问速度慢的问题为用户提供一致性的访问体验。 3访问加速。CDN 采用缓存技术把访问对象缓存起来 有的技术甚至能把对象缓存到内存如 Varnish这在效果上表现出来的即是访问加速。 4降低总体运营成本。CDN 的大部分流量被转移到缓存服务器上 源站只有较小的访问请求因此总体运营成本大幅降低。 5提高网站的可用性。源站的访问量变得很小这意味着源站系统有更低的负载更低的磁盘I/O防故障的几率大大降低。对于缓存服务器多个服务器做成集群保证了整个系统的高可用。 6防DDOS攻击。攻击负载被分配到不同的物理服务器客观上起到防DDOS的作用。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。从网络结构上看CDN是一种组合技术包括源站、缓存服务器、智能DNS、客户端等几个部分。源站指发布内容的原始站点。新增、删除和更改网站的文件都是在源站上进行的缓存服务器抓取的对象也全部来自于源站。缓存服务器是直接提供给用户访问的站点资源由一个或数个服务器组成当一个用户发起访问时他的访问请求被智能DNS定位到离他较近的缓存服务器。如果访问所需的内容没有被缓存则缓存服务器向邻近的缓存服务器或直接向源站抓取内容然后再返还给用户如果用户所请求的内容刚好在缓存里面则直接把内容返还给用户。智能DNS是整个CDN的核心它负责根据用户的来源将其访问请求转向到离用户较近或较合适的缓存服务器如把长沙电信的用户请求转向到长沙电信机房的缓存服务器。实现智能DNS的一种技术是BindView在Bind9以后的版本都应该支持View视图这个功能。另外还有一个方案即DNS轮询方式。客户端即发起访问的普通用户一般的访问方式是浏览器。CDN 网络架构主要由两大部分分为中心和边缘两部分中心指 CDN网管中心和DNS重定向解析中心负责全局负载均衡设备系统安装在管理中心机房边缘主要指异地节点CDN分发的载体主要由 Cache 和负载均衡器等组成。边缘层CDN系统中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。 中心层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POPpointofpresence节点CDN POP点主要作为直接向⽤户提供服务的节点。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。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。高速缓存服务器Cache负责存储客户网站的大量信息就像一个靠近用户的网站服务器一样响应本地用户的访问请求。CDN内容分发网络的工作原理可以大致分为以下步骤通过缓存和就近分发来加速用户访问1、部署和缓存 CDN服务提供商会在全球不同的地理位置建立并维护一系列的数据中心。这些数据中心内部部署有称为缓存服务器的设备负责存储源站内容的副本。当网站所有者使用CDN服务时CDN会将网站的内容如HTML页面、图片、视频、脚本等复制并存储到这些缓存服务器上。2、DNS解析 当用户尝试访问使用CDN服务的网站时他们的浏览器首先会发起一个DNS请求。DNS请求被解析到CDN供应商的DNS服务器该服务器负责指导请求到最合适的缓存服务器。3、最佳节点选择 CDN的DNS服务器会运用智能算法来选择最佳的缓存服务器节点以便为用户提供内容。节点选择是基于一系列因素做出的包括用户的地理位置、服务器的当前负载、网络拥塞情况、服务器的健康状况以及可能的成本考虑。4、内容传输 一旦确定了最佳节点用户的请求就会被重定向到该节点。如果所请求的内容在缓存服务器上是最新的CDN节点会直接将内容返回给用户。如果内容已经过期或不在缓存中CDN节点将会从源服务器或另一个较近的缓存节点获取最新内容再传递给用户。5、内容更新和维护1、用户请求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www.web.xxcdn.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。