CDN內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理

1、1.前言1DN可以幾乎涵蓋國內(nèi)所有線路；而在可靠性上，DN在構(gòu)造上實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)的冗余，即使某一個節(jié)點(diǎn)由于意外發(fā)生故障，對網(wǎng)站的訪問可以被自動導(dǎo)向其他的安康節(jié)點(diǎn)進(jìn)展響應(yīng)。DN能輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站的全國鋪設(shè)，不必考慮效勞器的投入與托管、不必考慮新增帶寬的本錢、不必考慮多臺效勞器的鏡像同步、不必考慮更多的管理維護(hù)技術(shù)人員DN內(nèi)容分發(fā)示意圖見圖1，DN對網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化作用見圖2。2三個開展浪潮：DN技術(shù)自1999年首次提出經(jīng)過了三個開展時期：第一個開展時期是1999年到2022年，主要是海外DN技術(shù)的探索和開展并逐漸商用，國內(nèi)傳統(tǒng)DN廠商開場興起。第二個開展時期主要是2022年到2022年，隨著網(wǎng)絡(luò)游戲、網(wǎng)絡(luò)視頻

2、、電子電商等在線業(yè)務(wù)的興起以及國外LieLight、Level3、Aazn國內(nèi)藍(lán)汛、網(wǎng)宿、帝聯(lián)等均對DN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展晉級，掀起動態(tài)頁面加速產(chǎn)品；此時BAT開場介入，DN技術(shù)但老牌DN廠商主要靠豐富的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)資源來驅(qū)動，形成行業(yè)壁壘。第三個開展時期是為2022年6月以來，一方面是行業(yè)攪局者網(wǎng)心科技等創(chuàng)業(yè)公司憑借著技術(shù)創(chuàng)新、顛覆價格、創(chuàng)新形式改變DN市場格局，另一方面是下游網(wǎng)絡(luò)直播視頻、VR/AR、競技游戲、大數(shù)據(jù)、4K高清視頻等需求的井噴，徹底引燃DN尤其是動態(tài)DN的爆發(fā)DN技術(shù)歷史進(jìn)程見圖3。2.什么是DN？1DN的全稱是ntentDeliveryNetrk，即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。其目的是通過在現(xiàn)有的I

3、nternet中增加一層新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將網(wǎng)站的內(nèi)容發(fā)布到最接近用戶的網(wǎng)絡(luò)邊緣，使用戶可以就近獲得所需的內(nèi)容，解決Internet網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，進(jìn)步用戶訪問網(wǎng)站的響應(yīng)速度。從技術(shù)上全面解決由于網(wǎng)絡(luò)帶寬孝用戶訪問量大、網(wǎng)點(diǎn)分布不均等原因，解決用戶訪問網(wǎng)站的響應(yīng)速度慢的根本原因。2內(nèi)容分發(fā)布網(wǎng)絡(luò)DN是一種新型的網(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，DN代表了一種基于質(zhì)量與秩序的網(wǎng)絡(luò)效勞形式。簡單地說，內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)DN本文由論文聯(lián)盟搜集整理是一個經(jīng)策略性部署的整體系統(tǒng)，包括分布式存儲、負(fù)載平衡、網(wǎng)絡(luò)懇求的重定向和內(nèi)容管理4個要件，而內(nèi)容管理和全局的網(wǎng)

4、絡(luò)流量管理Traffianageent是DN的核心所在。通過用戶就近性和效勞器負(fù)載的判斷，DN確保內(nèi)容以一種極為高效的方式為用戶的懇求提供效勞?？偟膩碚f，內(nèi)容效勞基于緩存效勞器，也稱作代理緩存Surrgate，它位于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，距用戶僅有一跳SingleHp之遙。同時，代理緩存是內(nèi)容提供商源效勞器通常位于DN效勞提供商的數(shù)據(jù)中心的一個透明鏡像。這樣的架構(gòu)使得DN效勞提供商可以代表他們客戶，即內(nèi)容供給商，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懇求響應(yīng)時間有任何延遲的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用DN技術(shù)，能處理整個網(wǎng)站頁面的70%95%的內(nèi)容訪問量，減輕效勞器的壓力，提升了網(wǎng)站的性能和可擴(kuò)展性。3.

5、DN的工作原理3.1在描繪DN的實(shí)現(xiàn)原理，讓我們先看傳統(tǒng)的未加緩存效勞的訪問過程，以便理解DN緩存訪問方式與未加緩存訪問方式的差異見圖4：3.2由上圖可見，用戶訪問未使用DN緩存網(wǎng)站的過程為：1用戶向閱讀器提供要訪問的域名；2閱讀器調(diào)用域名解析函數(shù)庫對域名進(jìn)展解析，以得到此域名對應(yīng)的IP地址；3閱讀器使用所得到的IP地址，域名的效勞主機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)訪問懇求；4閱讀器根據(jù)域名主機(jī)返回的數(shù)據(jù)顯示網(wǎng)頁的內(nèi)容。3.3通過以上四個步驟，閱讀器完成從用戶處接收用戶要訪問的域名到從域名效勞主機(jī)處獲取數(shù)據(jù)的整個過程。DN網(wǎng)絡(luò)是在用戶和效勞器之間增加ahe層，如何將用戶的懇求引導(dǎo)到ahe上獲得源效勞器的數(shù)據(jù)，主要是

6、通過接收DNS實(shí)現(xiàn)，下面讓我們看看訪問使用DN緩存后的網(wǎng)站的過程見圖5：3.4通過上圖，我們可以理解到，使用了DN緩存后的網(wǎng)站的訪問過程變?yōu)椋?用戶向閱讀器提供要訪問的域名；2閱讀器調(diào)用域名解析庫對域名進(jìn)展解析，由于DN對域名解析過程進(jìn)展了調(diào)整，所以解析函數(shù)庫一般得到的是該域名對應(yīng)的NAE記錄，為了得到實(shí)際IP地址，閱讀器需要再次對獲得的NAE域名進(jìn)展解析以得到實(shí)際的IP地址；在此過程中，使用的全局負(fù)載平衡DNS解析，如根據(jù)地理位置信息解析對應(yīng)的IP地址，使得用戶能就近訪問。3此次解析得到DN緩存效勞器的IP地址，閱讀器在得到實(shí)際的IP地址以后，向緩存效勞器發(fā)出訪問懇求；4緩存效勞器根據(jù)閱讀器

7、提供的要訪問的域名，通過ahe內(nèi)部專用DNS解析得到此域名的實(shí)際IP地址，再由緩存效勞器向此實(shí)際IP地址提交訪問懇求；5緩存效勞器從實(shí)際IP地址得得到內(nèi)容以后，一方面在本地進(jìn)展保存，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)效勞過程；6客戶端得到由緩存效勞器返回的數(shù)據(jù)以后顯示出來并完成整個閱讀的數(shù)據(jù)懇求過程。4.DN的技術(shù)手段1實(shí)現(xiàn)DN的主要技術(shù)手段是高速緩存、鏡像效勞器?？晒ぷ饔贒NS解析或HTTP重定向兩種方式，通過ahe效勞器，或異地的鏡像站點(diǎn)完成內(nèi)容的傳送與同步更新。DNS方式用戶位置判斷準(zhǔn)確率大于85%，HTTP方式準(zhǔn)確率為99%以上；一般情況，各ahe效勞器群的用戶訪問

8、流入數(shù)據(jù)量與ahe效勞器到原始網(wǎng)站取內(nèi)容的數(shù)據(jù)量之比在2：1到3：1之間，即分擔(dān)50%到70%的到原始網(wǎng)站重復(fù)訪問數(shù)據(jù)量主要是圖片，流媒體文件等內(nèi)容；對于鏡像，除數(shù)據(jù)同步的流量，其余均在本地完成，不訪問原始效勞器。2鏡像站點(diǎn)irrrSite效勞器是我們經(jīng)?？梢钥吹降?，它讓內(nèi)容直截了當(dāng)?shù)剡M(jìn)展分布，適用于靜態(tài)和準(zhǔn)動態(tài)的數(shù)據(jù)同步。但是購置和維護(hù)新效勞器的費(fèi)用較高，另外還必須在各個地區(qū)設(shè)置鏡像效勞器，裝備專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)展管理與維護(hù)。大型網(wǎng)站在隨時更新各地效勞器的同時，對帶寬的需求也會顯著增加，因此一般的互聯(lián)網(wǎng)公司不會建立太多的鏡像效勞器。3高速緩存手段的本錢較低，適用于靜態(tài)內(nèi)容。Internet的統(tǒng)計(jì)

9、說明，超過80%的用戶經(jīng)常訪問的是20%的網(wǎng)站的內(nèi)容，在這個規(guī)律下，緩存效勞器可以處理大局部客戶的靜態(tài)懇求，而原始的效勞器只需處理約20%左右的非緩存懇求和動態(tài)懇求，于是大大加快了客戶懇求的響應(yīng)時間，并降低了原始效勞器的負(fù)載。5.DN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)1DN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由兩大局部，分為中心和邊緣兩局部，中心指DN網(wǎng)管中心和DNS重定向解析中心，負(fù)責(zé)全局負(fù)載平衡，設(shè)備系統(tǒng)安裝在管理中心機(jī)房，邊緣主要指異地節(jié)點(diǎn)，DN分發(fā)的載體，主要由ahe和負(fù)載平衡器等組成。2當(dāng)用戶訪問參加DN效勞的網(wǎng)站時，域名解析懇求將最終交給全局負(fù)載平衡DNS進(jìn)展處理。全局負(fù)載平衡DNS通過一組預(yù)先定義好的策略，將當(dāng)時最接近用戶的節(jié)點(diǎn)地址提供給用戶，使用戶可以得到快速的效勞。同時，它還與分布在世界各地的所有DN節(jié)點(diǎn)保持通信，搜集各節(jié)點(diǎn)的通信狀態(tài)，確保不將用戶的懇求