CDN加速原理詳解

一、CDN加速是什么意思

CDN是Content Delivery Network）英文首字母的縮寫，中文翻譯為內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，由于CDN是為加快網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)速度而被優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)覆蓋層，因此被形象地稱為”網(wǎng)絡(luò)加速器”，即CDN加速。CDN加速是通過(guò)將網(wǎng)站源服務(wù)器的內(nèi)容緩存在距離訪問(wèn)用戶最近的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上。用戶在訪問(wèn)內(nèi)容的時(shí)候，通過(guò)CDN規(guī)則將最近的服務(wù)器提供于用戶訪問(wèn)，為用戶提供了快速訪問(wèn)的途徑。

二、CDN加速原理

CDN的基本原理是廣泛采用各種緩存服務(wù)器，將這些緩存服務(wù)器分布到用戶訪問(wèn)相對(duì)集中的地區(qū)或網(wǎng)絡(luò)中，在用戶訪問(wèn)網(wǎng)站時(shí)，利用全局負(fù)載技術(shù)將用戶的訪問(wèn)指向距離最近的工作正常的緩存服務(wù)器上，由緩存服務(wù)器直接響應(yīng)用戶請(qǐng)求。

1、傳統(tǒng)訪問(wèn)過(guò)程

傳統(tǒng)訪問(wèn)過(guò)程

由上圖可見，用戶訪問(wèn)未使用CDN緩存網(wǎng)站的過(guò)程為：

(1)、用戶輸入訪問(wèn)的域名,操作系統(tǒng)向 LocalDns 查詢域名的IP地址；

(2)、LocalDns向 ROOT DNS 查詢域名的授權(quán)服務(wù)器(這里假設(shè)LocalDns緩存過(guò)期)；

(3)、ROOT DNS將域名授權(quán)dns記錄回應(yīng)給 LocalDns；

(4)、LocalDns得到域名的授權(quán)dns記錄后,繼續(xù)向域名授權(quán)dns查詢域名的ip地址；

(5)、域名授權(quán)dns 查詢域名記錄后，回應(yīng)給 LocalDns；

(6)、LocalDns 將得到的域名ip地址，回應(yīng)給 用戶端；

(7)、用戶得到域名ip地址后，訪問(wèn)站點(diǎn)服務(wù)器；

(8)、站點(diǎn)服務(wù)器應(yīng)答請(qǐng)求，將內(nèi)容返回給客戶端。

2、CDN加速訪問(wèn)過(guò)程

CDN加速訪問(wèn)過(guò)程

通過(guò)上圖，我們可以了解到，使用了CDN緩存后的網(wǎng)站的訪問(wèn)過(guò)程變?yōu)椋?/p>

(1)、用戶輸入訪問(wèn)的域名,操作系統(tǒng)向 LocalDns 查詢域名的ip地址；

(2)、LocalDns向 ROOT DNS 查詢域名的授權(quán)服務(wù)器(這里假設(shè)LocalDns緩存過(guò)期)；

(3)、ROOT DNS將域名授權(quán)dns記錄回應(yīng)給 LocalDns；

(4)、LocalDns得到域名的授權(quán)dns記錄后,繼續(xù)向域名授權(quán)dns查詢域名的ip地址；

(5)、域名授權(quán)dns 查詢域名記錄后(一般是CNAME)，回應(yīng)給 LocalDns；

(6)、LocalDns 得到域名記錄后,向智能調(diào)度DNS查詢域名的ip地址；

(7)、智能調(diào)度DNS 根據(jù)一定的算法和策略(比如靜態(tài)拓?fù)洌萘康?,將最適合的CDN節(jié)點(diǎn)ip地址回應(yīng)給 LocalDns；

(8)、LocalDns 將得到的域名ip地址，回應(yīng)給 用戶端；

(9)、用戶得到域名ip地址后，訪問(wèn)站點(diǎn)服務(wù)器；

(10)、CDN節(jié)點(diǎn)服務(wù)器應(yīng)答請(qǐng)求，將內(nèi)容返回給客戶端.(緩存服務(wù)器一方面在本地進(jìn)行保存，以備以后使用，二方面把獲取的數(shù)據(jù)返回給客戶端，完成數(shù)據(jù)服務(wù)過(guò)程)。

三、CDN加速的組成

CDN加速網(wǎng)絡(luò)中包含的功能實(shí)體包括內(nèi)容緩存設(shè)備、內(nèi)容交換機(jī)、內(nèi)容路由器、CDN內(nèi)容管理系統(tǒng)等組成。

內(nèi)容緩存為CDN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，位于用戶接入點(diǎn)，是面向最終用戶的內(nèi)容提供設(shè)備，可緩存靜態(tài)Web內(nèi)容和流媒體內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的邊緣傳播和存儲(chǔ)，以便用戶的就近訪問(wèn)。

內(nèi)容交換機(jī)處于用戶接入集中點(diǎn)，可以均衡單點(diǎn)多個(gè)內(nèi)容緩存設(shè)備的負(fù)載，并對(duì)內(nèi)容進(jìn)行緩存負(fù)載平衡及訪問(wèn)控制。

內(nèi)容路由器負(fù)責(zé)將用戶的請(qǐng)求調(diào)度到適當(dāng)?shù)脑O(shè)備上。內(nèi)容路由通常通過(guò)負(fù)載均衡系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)均衡各個(gè)內(nèi)容緩存站點(diǎn)的載荷分配，為用戶的請(qǐng)求選擇最佳的訪問(wèn)站點(diǎn)，同時(shí)提高網(wǎng)站的可用性。內(nèi)容路由器可根據(jù)多種因素制定路由，包括站點(diǎn)與用戶的臨近度、內(nèi)容的可用性、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、設(shè)備狀況等。負(fù)載均衡系統(tǒng)是整個(gè)CDN的核心。負(fù)載均衡的準(zhǔn)確性和效率直接決定了整個(gè)CDN的效率和性能。

內(nèi)容管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)CDN的管理，是可選部件，作用是進(jìn)行內(nèi)容管理，如內(nèi)容的注入和發(fā)布、內(nèi)容的分發(fā)、內(nèi)容的審核、內(nèi)容的服務(wù)等。

四、CDN加速服務(wù)模式

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）是一種新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方式，它是為能在傳統(tǒng)的IP網(wǎng)發(fā)布寬帶豐富媒體而特別優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)覆蓋層；而從廣義的角度，CDN代表了一種基于質(zhì)量與秩序的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）是一個(gè)經(jīng)策略性部署的整體系統(tǒng)，包括分布式存儲(chǔ)、負(fù)載均衡、網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的重定向和內(nèi)容管理4個(gè)要件，而內(nèi)容管理和全局的網(wǎng)絡(luò)流量管理（Traffic Management）是CDN的核心所在。通過(guò)用戶就近性和服務(wù)器負(fù)載的判斷，CDN確保內(nèi)容以一種極為高效的方式為用戶的請(qǐng)求提供服務(wù)。

總的來(lái)說(shuō)，內(nèi)容服務(wù)基于緩存服務(wù)器，也稱作代理緩存（Surrogate），它位于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，距用戶僅有”一跳”（Single Hop）之遙。同時(shí)，代理緩存是內(nèi)容提供商源服務(wù)器（通常位于CDN服務(wù)提供商的數(shù)據(jù)中心）的一個(gè)透明鏡像。這樣的架構(gòu)使得CDN服務(wù)提供商能夠代表他們客戶，即內(nèi)容供應(yīng)商，向最終用戶提供盡可能好的體驗(yàn)，而這些用戶是不能容忍請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)間有任何延遲的。

五、CDN加速的好處

CDN加速能幾乎涵蓋國(guó)內(nèi)所有線路。而在可靠性上，CDN 在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)的冗余，即使某一個(gè)節(jié)點(diǎn)由于意外發(fā)生故障，對(duì)網(wǎng)站的訪問(wèn)能夠被自動(dòng)導(dǎo)向其他的健康節(jié)點(diǎn)進(jìn)行響應(yīng)。CDN加速能輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站的全國(guó)鋪設(shè)，不必考慮服務(wù)器的投入與托管、不必考慮新增帶寬的成本、不必考慮多臺(tái)服務(wù)器的鏡像同步、不必考慮更多的管理維護(hù)技術(shù)人員。

1、不用擔(dān)心自己網(wǎng)站訪客，在任何時(shí)間，任何地點(diǎn)，任何網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，都能快速打開網(wǎng)站。

2、各種服務(wù)器虛擬主機(jī)帶寬等采購(gòu)成本，包括后期運(yùn)維成本都會(huì)大大減少。

3、給網(wǎng)站直接帶來(lái)的好處就是：流量，咨詢量，客戶量，成單量，都會(huì)得到大幅度提升。

六、CDN加速常見問(wèn)題

1、CDN加速是對(duì)網(wǎng)站所在服務(wù)器加速，還是對(duì)其域名加速？

CDN是只對(duì)網(wǎng)站的某一個(gè)具體的域名加速。如果同一個(gè)網(wǎng)站有多個(gè)域名，則訪客訪問(wèn)加入CDN的域名獲得加速效果，訪問(wèn)未加入CDN的域名，或者直接訪問(wèn)IP地址，則無(wú)法獲得CDN效果。

2、CDN加速和鏡像站點(diǎn)比較有何優(yōu)勢(shì)？

CDN加速對(duì)網(wǎng)站的訪客完全透明，不需要訪客手動(dòng)選擇要訪問(wèn)的鏡像站點(diǎn)，保證了網(wǎng)站對(duì)訪客的友好性。

CDN加速對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有可用性檢查，不合格的節(jié)點(diǎn)會(huì)第一時(shí)間剔出，從而保證了極高的可用率，而鏡像站點(diǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

CDN加速部署簡(jiǎn)單，對(duì)原站基本不做任何改動(dòng)即可生效。

3、CDN加速和雙線機(jī)房相比有何優(yōu)勢(shì)？

常見的雙線機(jī)房只能解決網(wǎng)通和電信互相訪問(wèn)慢的問(wèn)題，其它ISP（譬如教育網(wǎng)，移動(dòng)網(wǎng)，鐵通）互通的問(wèn)題還是沒(méi)得到解決。

而CDN加速是訪問(wèn)者就近取數(shù)據(jù)，而CDN的節(jié)點(diǎn)遍布各ISP，從而保證了網(wǎng)站到任意ISP的訪問(wèn)速度。另外CDN因?yàn)槠淞髁糠至鞯礁鞴?jié)點(diǎn)的原理，天然獲得抵抗網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力。

總結(jié)

CDN加速是通過(guò)在現(xiàn)有的Internet的節(jié)點(diǎn)，使用戶可以就近取得所需的內(nèi)容，一般而言，網(wǎng)站無(wú)需任何修改即可使用CDN獲得加速效果，全面提高用戶訪問(wèn)網(wǎng)站的響應(yīng)速度。

審核編輯 黃宇