CDN技术详解笔记

Posted 2020-07-09

1.影响网络传输的四个因素
（1）“第一公里”：网站服务器接入互联网的链路所能提供的带宽。
（2）“最后一公里”：用户接入带宽。
（3）对等互联关口：不同网络之间的互联互通带宽。
（4）长途骨干传输：首先是长距离传输时延问题，其次是骨干网拥塞问题

 

2.用户通过浏览器访问网站的过程如下图所示：

 

①用户在自己的浏览器中输入要访问的网站域名。

②浏览器向本地DNS服务器请求对该域名的解析。

③本地DNS服务器中如果缓存有这个域名的解析结果，则直接用户的解析请求。

④本地DNS服务器中如果没有关于这个域名的解析结果的缓存，则以递归方式向整个DNS系统请求解析，获得应答后将结果反馈给浏览器。

⑤浏览器得到域名解析结果，就是该域名相应的服务设备的IP地址。

⑥浏览器向服务器请求内容。

⑦服务器将用户请求内容传送给浏览器。

 

3.引入CDN后的访问流程

①当用户点击网站页面上的内容URL，经过本地DNS系统解析，DNS会最终将域名的解析权交给CNAME指向的CDN专用DNS服务器。

②CDN的DNS服务器将CDN的全局负载均衡设备IP地址返回用户。

③用户向CDN的全局负载均衡设备发起内容URL访问请求。

④CDN全局负载均衡设备根据用户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区域负载均衡设备会为用户选择一台合适的缓存服务器提供服务。选择的依据包括:根据用户IP地址，判断哪一台服务器距离用户最近；根据用户请求的URL携带的内容名称，判断哪一台服务器上有用户所需内容；查询各个服务器当前的负载情况，判断哪一台服务器尚有服务能力。基于以上这些条件的综合分析后，区域负载均衡设备会向全局负载均衡设备返回一台缓存服务器的IP地址。

⑥全局负载均衡设备把IP地址返回用户。

⑦用户向缓存服务器发起请求，缓存服务器响应用户请求，将用户所需内容传送到用户终端。如果这台缓存服务器上并没有用户想要的内容，而区域负载均衡设备依然将它分配给了用户，那么这一台服务器要向它的上一级缓存服务器请求内容，直至追溯到网站的源服务器将内容拉到本地。

 

4.CDN的系统架构

 

5.CDN部署架构

 

在一个节点中，Cache设备和本地负载均衡设备的连接方式有两种：一种是旁路方式，一种是穿越方式。

 

6.CDN系统分类

（1）基于不同内容承载类型的分类

• 网页加速
• 流媒体加速
• 文件传输加速
• 应用协议加速：针对TCP/IP等传输协议的优化。

（2）基于内容生成机制的分类

主流的Web网站系统都能够在逻辑上分为三个层次，表现层、业务逻辑层、数据访问层。

根据CDN完成的不同层面的Web转移功能，将CDN分为表示层复制（静态网站）和全站复制（动态网站）两类。

 

7.CDN系统三维模型图

X轴方向是贯穿系统头端到终端的垂直系统，每一种业务能力都可以有自己的中心、区域、边缘层设备，有自己独立的管理系统、负载均衡系统、分发服务系统。
因此，在X轴方向上，每一个CDN服务能力都可以是一套相对独立的子系统。

Y轴方向的分级划分是依据CDN逐级缓存、分级调度、分级服务的要求。
CDN的管理功能、调度功能、缓存功能、服务功能都是分级部署的，不同层级的相同功能实体之间相互配合。
从控制功能上看，往往下一级控制实体是上一级控制实体的执行者；
从缓存功能上看，上一级缓存是下一级缓存实体的内容提供者；
从 服务功能上看，上一级服务实体是下一级服务实体的能力补充和备份。

 

Z轴方向上，管理层主要完成CDN网络管理和业务逻辑处理。
网络管理提供IP网络层面的配置管理、故障管理、网络性能管理以及网络安全管理等，负责对整个CDN系统的网络和设备资源进行抽象，提取其业务能力，提供给上层业务平台。
业务逻辑处理指CDN系统辅助其服务的业务平台完成部分应用层功能的实现，完成和其他系统之间的接口适配，负责系统的认证、计费、统计分析、系统管理、用户管理、SP管理等功能。
控制平面负责对整个CDN网络的内容分布情况进行管理，对内容分发和访问路由策略进行控制，它是整个内容分发系统内容数据流向的控制点。
数据平面承担实际的内容分发工作，根据Z轴方向与X轴、Y轴相交点的具体要求，数据平面设备具备不同的应用服务提供能力。

 

参考资料：《CDN技术详解》 pp.1-29