CDN技術(shù)原理

cdn/' target='_blank'>CDN 利用全局負載均衡技術(shù)將用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)指向離用戶(hù)最近的工作正常的流媒體服務(wù)器上，由流媒體服務(wù)器直接響應用戶(hù)的請求。服務(wù)器中如果沒(méi)有用戶(hù)要訪(fǎng)問(wèn)的內容，會(huì )根據配置自動(dòng)從原服務(wù)器抓取相應的內容并提供給用戶(hù)。 IPTV 可利用 CDN 為用戶(hù)提供 VOD 業(yè)務(wù)，通過(guò) CDN 把視頻內容分發(fā)到靠近用戶(hù)端的 CDN 節點(diǎn)后，可以在一定程度上保證端到端的服務(wù)質(zhì)量。2負載均衡
負載均衡技術(shù)不僅僅應用于CDN中，在網(wǎng)絡(luò )的很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應用，如服務(wù)器的負載均衡、網(wǎng)絡(luò )流量的負載均衡。顧名思義，網(wǎng)絡(luò )中的負載均衡就是將網(wǎng)絡(luò )的流量盡可能均勻分配到幾個(gè)能完成相同任務(wù)的服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)上，由此來(lái)避免部分網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)過(guò)載。這樣既可以提高網(wǎng)絡(luò )流量，又提高了網(wǎng)絡(luò )的整體性能。在CDN中，負載均衡又分為服務(wù)器負載均衡和服務(wù)器整體負載均衡(也有的稱(chēng)為服務(wù)器全局負載均衡)。服務(wù)器負載均衡是指能夠在性能不同的服務(wù)器之間進(jìn)行任務(wù)分配，既能保證性能差的服務(wù)器不成為系統的瓶頸，又能保證性能高的服務(wù)器的資源得到充分利用。而服務(wù)器整體負載均衡允許Web網(wǎng)絡(luò )托管商、門(mén)戶(hù)站點(diǎn)和企業(yè)根據地理位置分配內容和服務(wù)。通過(guò)使用多站點(diǎn)內容和服務(wù)來(lái)提高容錯性和可用性，防止因本地網(wǎng)或區域網(wǎng)絡(luò )中斷、斷電或自然災害而導致的故障。在CDN的方案中服務(wù)器整體負載均衡將發(fā)揮重要作用，其性能高低將直接影響整個(gè)CDN的性能。3復制技術(shù)
大家都知道，網(wǎng)站訪(fǎng)問(wèn)響應速度取決于許多因素，如網(wǎng)絡(luò )的帶寬是否有瓶頸、傳輸途中的路由是否有阻塞和延遲、網(wǎng)站服務(wù)器的處理能力及訪(fǎng)問(wèn)距離等。多數情況下，網(wǎng)站響應速度和訪(fǎng)問(wèn)者與網(wǎng)站服務(wù)器之間的距離有密切的關(guān)系。如果訪(fǎng)問(wèn)者和網(wǎng)站之間的距離過(guò)遠的話(huà)，它們之間的通信一樣需要經(jīng)過(guò)重重的路由轉發(fā)和處理，網(wǎng)絡(luò )延誤不可避免。一個(gè)有效的方法就是利用內容分發(fā)與復制技術(shù)，將占網(wǎng)站主體的大部分靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)、圖像和流媒體數據分發(fā)復制到各地的加速節點(diǎn)上。所以動(dòng)態(tài)內容分發(fā)與復制技術(shù)也是CDN所需的一個(gè)主要技術(shù)。4緩存技術(shù)
緩存技術(shù)已經(jīng)不是一種新鮮技術(shù)。Web緩存服務(wù)通過(guò)幾種方式來(lái)改善用戶(hù)的響應時(shí)間，如代理緩存服務(wù)、透明代理緩存服務(wù)、使用重定向服務(wù)的透明代理緩存服務(wù)等。通過(guò)Web緩存服務(wù)，用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)頁(yè)時(shí)可以將廣域網(wǎng)的流量降至最低。對于公司內聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，這意味著(zhù)將內容在本地緩存，而無(wú)須通過(guò)專(zhuān)用的廣域網(wǎng)來(lái)檢索網(wǎng)頁(yè)。對于Internet用戶(hù)來(lái)說(shuō)，這意味著(zhù)將內容存儲在他們的ISP的緩存器中，而無(wú)須通過(guò)Internet來(lái)檢索網(wǎng)頁(yè)。這樣無(wú)疑會(huì )提高用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)速度。CDN的核心作用正是提高網(wǎng)絡(luò )的訪(fǎng)問(wèn)速度，所以，緩存技術(shù)將是CDN所采用的又一個(gè)主要技術(shù)。5技術(shù)手段
實(shí)現CDN的主要技術(shù)手段是高速緩存、鏡像服務(wù)器?？晒ぷ饔贒NS解析或HTTP重定向兩種方式，通過(guò)Cache服務(wù)器，或異地的鏡像站點(diǎn)完成內容的傳送與同步更新。DNS方式用戶(hù)位置判斷準確率大于85%，HTTP方式準確率為99%以上；一般情況下，各Cache服務(wù)器群的用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)流入數據量與Cache服務(wù)器到原始網(wǎng)站取內容的數據量之比在2：1到3：1之間，即分擔50%到70%的到原始網(wǎng)站重復訪(fǎng)問(wèn)數據量；對于鏡像，除數據同步的流量，其余均在本地完成，不訪(fǎng)問(wèn)原始服務(wù)器。[1] 鏡像站點(diǎn)（Mirror Site）服務(wù)器是我們經(jīng)?？梢钥吹降?，它讓內容直截了當地進(jìn)行分布，適用于靜態(tài)和準動(dòng)態(tài)的數據同步。但是購買(mǎi)和維護新服務(wù)器的費用較高，另外還必須在各個(gè)地區設置鏡像服務(wù)器，配備專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行管理與維護。大型網(wǎng)站在隨時(shí)更新各地服務(wù)器的同時(shí)，對帶寬的需求也會(huì )顯著(zhù)增加，因此一般的互聯(lián)網(wǎng)公司不會(huì )建立太多的鏡像服務(wù)器。高速緩存手段的成本較低，適用于靜態(tài)內容。Internet的統計表明，超過(guò)80%的用戶(hù)經(jīng)常訪(fǎng)問(wèn)的是20%的網(wǎng)站的內容，在這個(gè)規律下，緩存服務(wù)器可以處理大部分客戶(hù)的靜態(tài)請求，而原始的WWW服務(wù)器只需處理約20%左右的非緩存請求和動(dòng)態(tài)請求，于是大大加快了客戶(hù)請求的響應時(shí)間，并降低了原始WWW服務(wù)器的負載。根據美國IDC公司的調查，作為CDN的一項重要指標 —— 緩存的市場(chǎng)正在以每年近100%的速度增長(cháng)，全球的營(yíng)業(yè)額在2004年將達到45億美元。網(wǎng)絡(luò )流媒體的發(fā)展還將剌激這個(gè)市場(chǎng)的需求。6網(wǎng)絡(luò )架構
CDN網(wǎng)絡(luò )架構主要由兩大部分，分為中心和邊緣兩部分，中心指CDN網(wǎng)管中心和DNS重定向解析中心，負責全局負載均衡，設備系統安裝在管理中心機房，邊緣主要指異地節點(diǎn)，CDN分發(fā)的載體，主要由Cache和負載均衡器等組成。當用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)加入CDN服務(wù)的網(wǎng)站時(shí)，域名解析請求將最終交給全局負載均衡DNS進(jìn)行處理。全局負載均衡DNS通過(guò)一組預先定義好的策略，將當時(shí)最接近用戶(hù)的節點(diǎn)地址提供給用戶(hù)，使用戶(hù)能夠得到快速的服務(wù)。同時(shí)，它還與分布在世界各地的所有CDNC節點(diǎn)保持通信，搜集各節點(diǎn)的通信狀態(tài)，確保不將用戶(hù)的請求分配到不可用的CDN節點(diǎn)上，實(shí)際上是通過(guò)DNS做全局負載均衡。對于普通的Internet用戶(hù)來(lái)講，每個(gè)CDN節點(diǎn)就相當于一個(gè)放置在它周?chē)腤EB。通過(guò)全局負載均衡DNS的控制，用戶(hù)的請求被透明地指向離他最近的節點(diǎn)，節點(diǎn)中CDN服務(wù)器會(huì )像網(wǎng)站的原始服務(wù)器一樣，響應用戶(hù)的請求。由于它離用戶(hù)更近，因而響應時(shí)間必然更快。每個(gè)CDN節點(diǎn)由兩部分組成：負載均衡設備和高速緩存服務(wù)器負載均衡設備負責每個(gè)節點(diǎn)中各個(gè)Cache的負載均衡，保證節點(diǎn)的工作效率；同時(shí)，負載均衡設備還負責收集節點(diǎn)與周?chē)h(huán)境的信息，保持與全局負載DNS的通信，實(shí)現整個(gè)系統的負載均衡。高速緩存服務(wù)器（Cache）負責存儲客戶(hù)網(wǎng)站的大量信息，就像一個(gè)靠近用戶(hù)的網(wǎng)站服務(wù)器一樣響應本地用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)請求。CDN的管理系統是整個(gè)系統能夠正常運轉的保證。它不僅能對系統中的各個(gè)子系統和設備進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，對各種故障產(chǎn)生相應的告警，還可以實(shí)時(shí)監測到系統中總的流量和各節點(diǎn)的流量，并保存在系統的數據庫中，使網(wǎng)管人員能夠方便地進(jìn)行進(jìn)一步分析。通過(guò)完善的網(wǎng)管系統，用戶(hù)可以對系統配置進(jìn)行修改。理論上，最簡(jiǎn)單的CDN網(wǎng)絡(luò )有一個(gè)負責全局負載均衡的DNS和各節點(diǎn)一臺Cache，即可運行。DNS支持根據用戶(hù)源IP地址解析不同的IP，實(shí)現就近訪(fǎng)問(wèn)。為了保證高可用性等，需要監視各節點(diǎn)的流量、健康狀況等。一個(gè)節點(diǎn)的單臺Cache承載數量不夠時(shí)，才需要多臺Cache，多臺Cache同時(shí)工作，才需要負載均衡器，使Cache群協(xié)同工作。