什么是CDN 是如何运行的

什么是CDN 是如何运行的

 

一、是什么

CDN (全称 Content Delivery Network),即内容分发网络

构建在现有网络基础之上的智能虚拟网络,依靠部署在各地的边缘服务器,通过中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块,使用户就近获取所需内容,降低网络拥塞,提高用户访问响应速度和命中率。CDN 的关键技术主要有内容存储和分发技术

简单来讲,CDN就是根据用户位置分配最近的资源

于是,用户在上网的时候不用直接访问源站,而是访问离他“最近的”一个 CDN 节点,术语叫「边缘节点」,其实就是缓存了源站内容的代理服务器。如下图:

什么是CDN 是如何运行的

二、原理分析

在没有应用CDN时,我们使用域名访问某一个站点时的路径为

❝用户提交域名→浏览器对域名进行解释→DNS 解析得到目的主机的IP地址→根据IP地址访问发出请求→得到请求数据并回复

应用CDN后,DNS 返回的不再是 IP 地址,而是一个CNAME(Canonical Name ) 别名记录,指向CDN的全局负载均衡

CNAME实际上在域名解析的过程中承担了中间人(或者说代理)的角色,这是CDN实现的关键

负载均衡系统

由于没有返回IP地址,于是本地DNS会向负载均衡系统再发送请求  ,则进入到CDN的全局负载均衡系统进行智能调度:

  • 看用户的 IP 地址,查表得知地理位置,找相对最近的边缘节点
  • 看用户所在的运营商网络,找相同网络的边缘节点
  • 检查边缘节点的负载情况,找负载较轻的节点
  • 其他,比如节点的“健康状况”、服务能力、带宽、响应时间等

结合上面的因素,得到最合适的边缘节点,然后把这个节点返回给用户,用户就能够就近访问CDN缓存代理

整体流程如下图:

什么是CDN 是如何运行的

缓存代理

缓存系统是 CDN的另一个关键组成部分,缓存系统会有选择地缓存那些最常用的那些资源

其中有两个衡量CDN服务质量的指标:

  • 命中率:用户访问的资源恰好在缓存系统里,可以直接返回给用户,命中次数与所有访问次数之比
  • 回源率:缓存里没有,必须用代理的方式回源站取,回源次数与所有访问次数之比

缓存系统也可以划分出层次,分成一级缓存节点和二级缓存节点。一级缓存配置高一些,直连源站,二级缓存配置低一些,直连用户

回源的时候二级缓存只找一级缓存,一级缓存没有才回源站,可以有效地减少真正的回源

现在的商业 CDN命中率都在 90% 以上,相当于把源站的服务能力放大了 10 倍以上

三、总结

CDN 目的是为了改善互联网的服务质量,通俗一点说其实就是提高访问速度

CDN 构建了全国、全球级别的专网,让用户就近访问专网里的边缘节点,降低了传输延迟,实现了网站加速

通过CDN的负载均衡系统,智能调度边缘节点提供服务,相当于CDN服务的大脑,而缓存系统相当于CDN的心脏,缓存命中直接返回给用户,否则回源

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