⼀、CDN
1. CDN的概念
CDN(Content Delivery Network,内容分发⽹络)是指⼀种通过互联⽹互相连接的电脑⽹络系统,利 ⽤最靠近每位⽤户的服务器,更快、更可靠地将⾳乐、图⽚、视频、应⽤程序及其他⽂件发送给⽤户, 来提供⾼性能、可扩展性及低成本的⽹络内容传递给⽤户。
典型的CDN系统由下⾯三个部分组成:
A.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。
B.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)。全局负载均衡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。本地负载均衡主要负责节点内部的设备负载均衡
C.运营管理系统: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。
2. CDN的作⽤
CDN⼀般会⽤来托管Web资源(包括⽂本、图⽚和脚本等),可供下载的资源(媒体⽂件、软件、⽂档 等),应⽤程序(⻔户⽹站等)。使⽤CDN来加速这些资源的访问。
(1)在性能⽅⾯,引⼊CDN的作⽤在于: ⽤户收到的内容来⾃最近的数据中⼼,延迟更低,内容加载更快 部分资源请求分配给了CDN,减少了服务器的负载
(2)在安全⽅⾯,CDN有助于防御DDoS、MITM等⽹络攻击: 针对DDoS:通过监控分析异常流量,限制其请求频率 针对MITM:从源服务器到 CDN 节点到 ISP(Internet Service Provider),全链路 HTTPS 通信 除此之外,CDN作为⼀种基础的云服务,同样具有资源托管、按需扩展(能够应对流量⾼峰)等⽅⾯的 优势。
3. CDN的原理
CDN和DNS有着密不可分的联系,先来看⼀下DNS的解析域名过程,在浏览器输⼊ www.test.com 的 解析过程如下:
(1) 检查浏览器缓存
(2)检查操作系统缓存,常⻅的如hosts⽂件
(3)检查路由器缓存
(4)如果前⼏步都没没找到,会向ISP(⽹络服务提供商)的LDNS服务器查询
(5)如果LDNS服务器没找到,会向根域名服务器(Root Server)请求解析,分为以下⼏步: 根服务器返回顶级域名(TLD)服务器如 .com , .cn , .org 等的地址,该例⼦中会返回 .com 的 地址 接着向顶级域名服务器发送请求,然后会返回次级域名(SLD)服务器的地址,本例⼦会返回 .test的地址 接着向次级域名服务器发送请求,然后会返回通过域名查询到的⽬标IP,本例⼦会返回www.test.com 的地址 Local DNS Server会缓存结果,并返回给⽤户,缓存在系统中
CDN的⼯作原理:
(1)⽤户未使⽤CDN缓存资源的过程:
1. 浏览器通过DNS对域名进⾏解析(就是上⾯的DNS解析过程),依次得到此域名对应的IP地址
2. 浏览器根据得到的IP地址,向域名的服务主机发送数据请求
3. 服务器向浏览器返回响应数据
(2)⽤户使⽤CDN缓存资源的过程:
1. 对于点击的数据的URL,经过本地DNS系统的解析,发现该URL对应的是⼀个CDN专⽤的DNS服务 器,DNS系统就会将域名解析权交给CNAME指向的CDN专⽤的DNS服务器。
2. CND专⽤DNS服务器将CND的全局负载均衡设备IP地址返回给⽤户
3. ⽤户向CDN的全局负载均衡设备发起数据请求
4. CDN的全局负载均衡设备根据⽤户的IP地址,以及⽤户请求的内容URL,选择⼀台⽤户所属区域的 区域负载均衡设备,告诉⽤户向这台设备发起请求
5. 区域负载均衡设备选择⼀台合适的缓存服务器来提供服务,将该缓存服务器的IP地址返回给全局负 载均衡设备
6. 全局负载均衡设备把服务器的IP地址返回给⽤户
7. ⽤户向该缓存服务器发起请求,缓存服务器响应⽤户的请求,将⽤户所需内容发送⾄⽤户终端。 如果缓存服务器没有⽤户想要的内容,那么缓存服务器就会向它的上⼀级缓存服务器请求内容,以此类 推,直到获取到需要的资源。最后如果还是没有,就会回到⾃⼰的服务器去获取资源。
4. CDN的使⽤场景
A.使⽤第三⽅的CDN服务:如果想要开源⼀些项⽬,可以使⽤第三⽅的CDN服务
B.使⽤CDN进⾏静态资源的缓存:将⾃⼰⽹站的静态资源放在CDN上,⽐如js、css、图⽚等。可以 将整个项⽬放在CDN上,完成⼀键部署。
C.直播传送:直播本质上是使⽤流媒体进⾏传送,CDN也是⽀持流媒体传送的,所以直播完全可以使 ⽤CDN来提⾼访问速度。CDN在处理流媒体的时候与处理普通静态⽂件有所不同,普通⽂件如果在 边缘节点没有找到的话,就会去上⼀层接着寻找,但是流媒体本身数据量就⾮常⼤,如果使⽤回源 的⽅式,必然会带来性能问题,所以流媒体⼀般采⽤的都是主动推送的⽅式来进⾏。