CDN内容分发网路技术原理

川长思鸟来 2022-07-30 13:13 160阅读 0赞

网络缓存技术，其目的就是减少网络中冗余数据的重复传输，使之最小化，将广域网转为本地或就近访问。  
互联网上传递的内容，大部分为重复的Web/FTP数据，Cache服务器及应用Caching技术的网络设备，可大大优化数据链路的性能，消除数据峰值访问造成的节点设备阻塞。大部分的网页对象在有效期（TTL）内，对于重复的访问，可以只通过简单的认证（传送几十字节的Header），便可将本地的副本直接传送给访问者。因为缓存服务器通常部署在靠近用户端，所以能得打近似局域网的响应速度。缓存服务器不仅能提高响应速度，节约带宽，对于加速Web服务器，有效减轻服务器的负荷是非常有效的。

高速缓存服务器是软硬件高度集成的专业功能服务器，主要做高速缓存加速服务，一般部署在网络边缘。根据加速对象不同，分为:

(1)**客户端加速:**   客户端加速Cache部署在网络出口处，把常访问的内容缓存在本地，提高响应速度和节约带宽；

(2)**服务器加速:**   Cache部署在服务器前端，作为Web服务器的前置机，提高Web服务器的性能，加速访问速度。如果多台Cache加速服务器且分布在不同地域，需要通过有效机制管理Cache网络，引导用户就近访问，全局负载均衡流量。

## CDN内容分发网络 ##

目的是通过现有的Internet中增加一层新的网络架构，将网站的内容发布到最接近用户的网络的“边缘”，使用户可以就近取得所需的内容，解决Internet网络拥塞状况，提高用户访问网站的速度。总的来说，内容服务基于缓存服务器，也称作代理缓存(Surrogate)，它位于网络的边缘，距用户仅有"一跳"(Single Hop)之遥。

## CDN工作原理 ##

#### 传统的未加缓存服务的访问过程： ####

1)、用户向浏览器提供要访问的域名；  
2)、浏览器调用域名解析函数库对域名进行解析，以得到此域名对应的IP地址；  
3)、浏览器使用所得到的IP地址，域名的服务主机发出数据访问请求；  
4)、浏览器根据域名主机返回的数据显示网页的内容。

CDN网络是在用户和服务器之间增加Cache，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

**使用CDN缓存后的网站的过程：**

1,用户向浏览器提供要访问的域名；  
2.浏览器调用域名解析库对域名进行解析，由于CDN对域名解析过程进行了调整，所以解析函数库一般得到  
的是该域名对应的CNAME记录，为了得到实际IP地址，浏览器需要再次对获得的CNAME域名进行解析以得到  
实际的IP地址；在此过程中，使用的全局负载均衡DNS解析，如根据地理位置解析对应的IP地址，使得用户  
能就近访问。  
3.此次解析得到CDN缓存服务器的IP地址，浏览器在得到实际的IP地址以后，向缓存服务器发出访问请求  
4.缓存服务器根据浏览器提供要访问的域名，通过Cache内部专用的DNS解析得到此域名的实际IP地址，  
再由缓存服务器向此实际IP地址提交访问请求；  
5)、缓存服务器从实际IP地址得得到内容以后，一方面在本地进行保存，以备以后使用，二方面把获取的数据返回给客户端，完成数据服务过程；  
6)、客户端得到由缓存服务器返回的数据以后显示出来并完成整个浏览的数据请求过程。

## CDN技术手段 ##

**高速缓存**：成本较低，适用于静态内容。Internet统计表明，超过80%的用户经常访问的是20%的网站的内容。这样缓存服务器可以处理大部分  
客户的静态请求，而原始的WWW服务器只需处理约20%左右的非缓存请求和动态请求，于是大大加快了客户请求的响应时间，并降低了原始WWW  
服务器的负载。  
**镜像服务器**：让内容直截了当的在当地分布，适用于静态和准动态的数据同步。但是购买和维护新服务器的费用较高，另外还必须在各个地区  
设置镜像服务器，配备专业技术人员进行管理和维护。

## CDN网络架构 ##

主要由两大部分，**分为中心和边缘部分，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；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。**  
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。  
**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。