cdn工作原理图 cdn工作原理详解

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CDN加速的原理是什么?

CDN的全称是(Content Delivery Network)，即内容分发网络。其目的是通过在现有的Internet中增加一层新的CACHE(缓存)层，将网站的内容发布到最接近用户的网络”边缘“的节点，使用户可以就近取得所需的内容，提高用户访问网站的响应速度。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因，提高用户访问网站的响应速度。rkD星座分析

简单的说，CDN的工作原理就是将您源站的资源缓存到位于全球各地的CDN节点上，用户请求资源时，就近返回节点上缓存的资源，而不需要每个用户的请求都回您的源站获取，避免网络拥塞、缓解源站压力，保证用户访问资源的速度和体验rkD星座分析

CDN节点rkD星座分析

• 解决服务器端的“第一公里”问题rkD星座分析

• 缓解甚至消除了不同运营商之间互联的瓶颈造成的影响rkD星座分析

• 减轻了各省的出口带宽压力rkD星座分析

• 缓解了骨干网的压力rkD星座分析

• 优化了网上热点内容的分布rkD星座分析

二、CDN工作原理rkD星座分析

传统访问过程rkD星座分析

由上图可见，用户访问未使用CDN缓存网站的过程为:rkD星座分析

1.用户输入访问的域名,操作系统向 LocalDns 查询域名的ip地址.rkD星座分析

2.LocalDns向 ROOT DNS 查询域名的授权服务器(这里假设LocalDns缓存过期)rkD星座分析

3.ROOT DNS将域名授权dns记录回应给 LocalDnsrkD星座分析

4.LocalDns得到域名的授权dns记录后,继续向域名授权dns查询域名的ip地址rkD星座分析

5.域名授权dns 查询域名记录后，回应给 LocalDnsrkD星座分析

6.LocalDns 将得到的域名ip地址，回应给 用户端rkD星座分析

7.用户得到域名ip地址后，访问站点服务器rkD星座分析

8.站点服务器应答请求，将内容返回给客户端.rkD星座分析

CDN访问过程rkD星座分析

CDN访问过程rkD星座分析

• 通过上图，我们可以了解到，使用了CDN缓存后的网站的访问过程变为：

1.用户输入访问的域名,操作系统向 LocalDns 查询域名的ip地址.rkD星座分析

2.LocalDns向 ROOT DNS 查询域名的授权服务器(这里假设LocalDns缓存过期)rkD星座分析

3.ROOT DNS将域名授权dns记录回应给 LocalDnsrkD星座分析

4.LocalDns得到域名的授权dns记录后,继续向域名授权dns查询域名的ip地址rkD星座分析

5.域名授权dns 查询域名记录后(一般是CNAME)，回应给 LocalDnsrkD星座分析

6.LocalDns 得到域名记录后,向智能调度DNS查询域名的ip地址rkD星座分析

7.智能调度DNS 根据一定的算法和策略(比如静态拓扑，容量等),将最适合的CDN节点ip地址回应给 LocalDnsrkD星座分析

8.LocalDns 将得到的域名ip地址，回应给 用户端rkD星座分析

9.用户得到域名ip地址后，访问站点服务器rkD星座分析

10.CDN节点服务器应答请求，将内容返回给客户端.(缓存服务器一方面在本地进行保存，以备以后使用，二方面把获取的数据返回给客户端，完成数据服务过程)rkD星座分析

通过以上的分析我们可以得到，为了实现对普通用户透明(使用缓存后用户客户端无需进行任何设置)访问，需要使用DNS(域名解析)来引导用户来访问Cache服务器，以实现透明的加速服务. 由于用户访问网站的第一步就是域名解析,所以通过修改dns来引导用户访问是最简单有效的方式.rkD星座分析

CDN网络的组成要素rkD星座分析

对于普通的Internet用户，每个CDN节点就相当于一个放置在它周围的网站服务器. 通过对dns的接管，用户的请求被透明地指向离他最近的节点，节点中CDN服务器会像网站的原始服务器一样，响应用户的请求. 由于它离用户更近，因而响应时间必然更快.rkD星座分析

从上面图中 虚线圈起来的那块，就是CDN层,这层是位于 用户端 和 站点服务器 之间.rkD星座分析

• 智能调度DNS(比如f5的3DNS)rkD星座分析

  智能调度DNS是CDN服务中的关键系统.当用户访问加入CDN服务的网站时，域名解析请求将最终由 “智能调度DNS”负责处理。它通过一组预先定义好的策略，将当时最接近用户的节点地址提供给用户，使用户可以得到快速的服务。同时它需要与分布在各地的CDN节点保持通信，跟踪各节点的健康状态、容量等信息，确保将用户的请求分配到就近可用的节点上.rkD星座分析

• 缓存功能服务rkD星座分析

  负载均衡设备(如lvs,F5的BIG/IP)rkD星座分析

  内容Cache服务器(如squid）rkD星座分析

  共享存储rkD星座分析

三、名词解释rkD星座分析

CNAME记录（CNAME record）rkD星座分析

CNAME即别名( Canonical Name )；可以用来把一个域名解析到另一个域名，当 DNS 系统在查询 CNAME 左面的名称的时候，都会转向 CNAME 右面的名称再进行查询，一直追踪到最后的 PTR 或 A 名称，成功查询后才会做出回应，否则失败。rkD星座分析

例如，你有一台服务器上存放了很多资料，你使用docs.example.com去访问这些资源，但又希望通过documents.example.com也能访问到这些资源，那么你就可以在您的DNS解析服务商添加一条CNAME记录，将documents.example.com指向docs.example.com，添加该条CNAME记录后，所有访问documents.example.com的请求都会被转到docs.example.com，获得相同的内容。rkD星座分析

CNAME域名rkD星座分析

接入CDN时，在CDN提供商控制台添加完加速域名后，您会得到一个CDN给您分配的CNAME域名， 您需要在您的DNS解析服务商添加CNAME记录，将自己的加速域名指向这个CNAME域名，这样该域名所有的请求才会都将转向CDN的节点，达到加速效果。rkD星座分析

DNSrkD星座分析

DNS即Domain Name System，是域名解析服务的意思。它在互联网的作用是：把域名转换成为网络可以识别的ip地址。人们习惯记忆域名，但机器间互相只认IP地址，域名与IP地址之间是一一对应的，它们之间的转换工作称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，整个过程是自动进行的。比如：上网时输入的www.baidu.com会自动转换成为220.181.112.143。rkD星座分析

常见的DNS解析服务商有：阿里云解析，万网解析，DNSPod，新网解析，Route53（AWS），Dyn，Cloudflare等。rkD星座分析

回源hostrkD星座分析

回源host：回源host决定回源请求访问到源站上的具体某个站点。rkD星座分析

例子1：源站是域名源站为www.a.com,回源host为www.b.com,那么实际回源是请求到www.a.com解析到的IP,对应的主机上的站点www.b.comrkD星座分析

例子2：源站是IP源站为1.1.1.1, 回源host为www.b.com,那么实际回源的是1.1.1.1对应的主机上的站点www.b.comrkD星座分析

协议回源rkD星座分析

指回源时使用的协议和客户端访问资源时的协议保持一致，即如果客户端使用 HTTPS 方式请求资源，当CDN节点上未缓存该资源时，节点会使用相同的 HTTPS 方式回源获取资源；同理如果客户端使用 HTTP 协议的请求，CDN节点回源时也使用HTTP协议。rkD星座分析

CDN加速的原理和流程是怎么样的

CDN的全称Content Delivery Network，(缩写:CDN)即内容分发网络。CDN是个经策略性部署的整体系统，从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均而产生的用户访问网站响应速度慢的根本原因。CDN目的是通过在现有的Internet中增加层新的网络架构，将网站的内容发布到接近用户的网络“边缘”，使用户可以就近取得所需的内容，解决Internet网络拥塞状况，提高用户访问网站的响应速度。rkD星座分析

CDN加速的原理是什么？CDN加速技术就是在用户和服务器之间增加镜像缓存（Cache）层，将用户的访问请求引导到镜像缓存（Cache）节点而不是服务器源站点，要实现这目的，主要是通过接管DNS实现，下面图示便可看出传统网站访问过程与使用CDN加速技术后的网站访问过程之间的区别所在。rkD星座分析

流程看图rkD星座分析

在CDN加速过程中，全局负载均衡DNS解析服务器会根据用户端的源IP地址，如地理位置（山东还是香港）、接入网类型（联通还是网通）将用户的访问请求定位到离用户路由短、位置近、负载轻的Cache节点（缓存服务器）上，实现就近定位。定位优先原则可按位置、可按路由、也可按负载等。rkD星座分析

也就是说CDN加速技术的原理很简单就是在传统网站访问过程中生成N多个原网站镜像，并分别储存在不同的地区，不同线路的缓存服务器上，并在用户访问网站时做出定的就近、负载轻，利于用户快访问网站路线判断，然后做出响应，这样就在用户地区、网络线路多样性的情况下，保证所有地区及网络线路都以同样的快的速度访问网站。rkD星座分析

现在最新的CDN技术是如何实现CDN节点内容与源站保持一致的?

要了解CDN 的实现原理，首先让我们来回顾一下网站传统的访问过程，以便理解其与CDN 访问方式之间的差别: 由上图可见，传统的网站访问过程为: 1. 用户在浏览器中输入要访问的域名; 2. 浏览器向域名解析服务器发出解析请求，获得此域名对应的IP 地址; 3. 浏览器利用所得到的IP 地址，向该IP 对应的服务器发出访问请求; 4. 服务器对此响应，将数据回传至用户浏览器端显示出来。 与传统访问方式不同，CDN 网络则是在用户和服务器之间增加 Cache 层，将用户的访问请求引导到Cache 节点而不是服务器源站点，要实现这一目的，主要是通过接管DNS 实现，下图为使用CDN 缓存后的网站访问过程: 由上图可见，使用CDN 缓存后的网站访问过程演变为: 1. 用户在浏览器中输入要访问的域名; 2. 浏览器向域名解析服务器发出解析请求，由于CDN 对域名解析过程进行了调整，所以用户端一般得到的是该域名对应的 CNAME 记录，此时浏览器需要再次对获得的 CNAME 域名进行解析才能得到缓存服务器实际的IP 地址。 注:在此过程中，全局负载均衡DNS 解析服务器会根据用户端的源IP 地址，如地理位置(深圳还是上海)、接入网类型(电信还是网通)将用户的访问请求定位到离用户路由最短、位置最近、负载最轻的Cache 节点(缓存服务器)上，实现就近定位。定位优先原则可按位置、可按路由、也可按负载等。 3. 再次解析后浏览器得到该域名CDN 缓存服务器的实际IP 地址，向缓存服务器发出访问请求; 4. 缓存服务器根据浏览器提供的域名，通过Cache 内部专用DNS 解析得到此域名源服务器的真实IP 地址，再由缓存服务器向此真实IP 地址提交访问请求; 5. 缓存服务器从真实 IP 地址得到内容后，一方面在本地进行保存，以备以后使用，同时把得到的数据发送到客户端浏览器，完成访问的响应过程; 6. 用户端得到由缓存服务器传回的数据后显示出来，至此完成整个域名访问过程。 通过以上分析可以看到，不论是否使用CDN 网络，普通用户客户端设置不需做任何改变，直接使用被加速网站原有域名访问即可。对于要加速的网站，只需修改整个访问过程中的域名解析部分，便能实现透明的网络加速服务。 CDN 应用与架构 CDN 速度快、传输安全、扩展性强，尤其在应对大容量迸发时游刃有余，主要应用于跨地域的门户及行业网站，如游戏、娱乐、IT、新闻传媒、VOD、远程教育、音视频、下载、IPTV、金融证券等。 利用CDN 网络，网站用户无需投资价值不菲的服务器、网络带宽及相应的人力成本，便能实现将网站内容发布到离终端用户距离最近、路由最短的网际边缘Cache 节点，创造完美、快捷的网站使用体验。 构建 CDN 网络的通常有三类机构，一是基础电信运营商(如中国电信、中国网通等)，二是纯粹以 CDN 为主营业务的专业服务商(如 ChinaCache 等)，三是 IDC 运营服务商(如 SouIDC 等)。虽然上述机构建设CDN 网络的出发点、侧重点不尽相同，但有一点却是相通的，即都是为用户提供完美的网站加速服务。 IDC 运营商部署在各地的 IDC 中心机房，非常有利于其快速建立起适合自身业务拓展的 CDN 网络，投资少见效快。其最大优势在于可以利用现有的 IDC 托管用户资源，进一步挖掘其潜在的增值服务空间。同时对于其 IDC 托管用户来讲，只需很少的投入便可实现网站的平滑加速，并保持了服务及支持上的无缝延续。 SynCDN 便是SouIDC 构建的CDN 网站加速运营平台。 一般来讲，CDN 网络主要由中心节点、边缘节点两部分构成。 CDN 架构导引 最简单的 CDN 网络只需一台负责全局负载均衡的 DNS 和各节点一台 Cache，即可运行。 DNS 支持根据用户源 IP 地址解析不同的 IP，实现就近访问。为了保证高可用性等，CDN 网管中心需要监控各节点的流量、健康状况等。一个节点的单台Cache 承载数量不够时，才需要多台 Cache，多台Cache 同时工作时，才需要负载均衡器，使Cache 群协同工作。 CDN 中心节点 中心节点包括CDN 网管中心和全局负载均衡DNS 重定向解析系统，负责整个CDN 网络的分发及管理。 CDN 网管中心是整个CDN 能够正常运转的基础保证，它不仅能对整个CDN 网络中的各个子系统和设备进行实时监控，对各种故障产生相应的告警，还可以实时监测到系统中总的流量和各节点的流量，并保存在系统数据库中，使网管人员能够方便地进行进一步分析。一套完善的网管系统，允许用户按需对系统配置进行修改。 全局负载均衡DNS 通过一组预先定义好的策略，将当时最接近用户的Cache 节点地址提供给用户，使用户能够得到快速的服务。同时，它还与分布在各地的所有CDN 节点保持持续通信，搜集各节点的通信状态，确保不会将用户的请求分发到不可用、或不健康的 Cache 节点上。 CDN 边缘节点 CDN 边缘节点主要指异地分发节点，由负载均衡设备、高速缓存服务器两部分组成。 负载均衡设备负责每个节点中各个Cache 的负载均衡，保证节点的工作效率;同时还负责收集节点与周围环境的信息，保持与全局负载均衡DNS 的通信，实现整个系统的负载均衡。 高速缓存服务器(Cache)负责存储客户网站的大量信息，就像一个靠近用户的网站服务器一样响应本地用户的访问请求。通过全局负载均衡DNS 的控制，用户的请求被透明地指向离他最近的节点，节点中Cache 服务器就像网站的原始服务器一样，响应终端用户的请求。因其距离用户更近，故其响应时间才更快。rkD星座分析

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