CDN學習

前置知識：
基本概念：
CDN的全稱是Content Delivery Network，即內容分發網絡。其基本思路是儘可能避開互聯網上有可能影響數據傳輸速度和穩定性的瓶頸和環節，使內容傳輸的更快、更穩定。通過在網絡各處放置節點服務器所構成的在現有的互聯網基礎之上的一層智能虛擬網絡，CDN系統能夠實時地根據網絡流量和各節點的連接、負載狀況以及到用戶的距離和響應時間等綜合信息將用戶的請求重新導向離用戶最近的服務節點上。其目的是使用戶可就近取得所需內容，解決 Internet網絡擁擠的狀況，提高用戶訪問網站的響應速度。

主要特點 ：
1、本地Cache加速提高了企業站點(尤其含有大量圖片和靜態頁面站點)的訪問速度，並大大提高以上性質站點的穩定性
2、鏡像服務消除了不同運營商之間互聯的瓶頸造成的影響，實現了跨運營商的網絡加速，保證不同網絡中的用戶都能得到良好的訪問質量。
3、遠程加速遠程訪問用戶根據DNS負載均衡技術智能自動選擇Cache服務器，選擇最快的Cache服務器，加快遠程訪問的速度
4、帶寬優化自動生成服務器的遠程Mirror（鏡像）cache服務器，遠程用戶訪問時從cache服務器上讀取數據，減少遠程訪問的帶寬、分擔網絡流量、減輕原站點WEB服務器負載等功能。
5、集羣抗攻擊廣泛分佈的CDN節點加上節點之間的智能冗餘機制，可以有效地預防黑客入侵以及降低各種D.D.o.S攻擊對網站的影響，同時保證較好的服務質量。（來自百度百科）
緩存服務器：
緩存指的是將需要頻繁訪問的網絡內容存放在離用戶較近、訪問速度更快的系統中，以提高內容訪問速度的一種技術。緩存服務器就是存放頻繁訪問內容的服務器。
緩存提供了比將訪問對象放在Internet Web服務器上更好的方法，它將需要頻繁訪問的Web頁面和對象保存在離用戶更近的系統中，當再次訪問這些對象的時候加快了速度。
Web緩存服務器的應用模式主要是正向代理和反向代理。正向代理(Proxy)模式是代理網絡用戶訪問internet，客戶端將本來要直接發送到internet上源服務器的連接請求發送給代理服務器處理。正向代理的目的是加速用戶在使用瀏覽器訪問Internet時的請求響應時間，並提高廣域網線路的利用率。正向代理瀏覽器無需和該站點建立聯繫，只訪問到Web緩存即可。通過正向代理，大大提高了後續用戶的訪問速度，使他們無需再穿越Internet，只要從本地Web緩存就可以獲取所需要的信息，避免了帶寬問題，同時可以大量減少重複請求在網絡上的傳輸，從而降低網絡流量，節省資費。
反向代理(Reverse Proxy)模式是針對Web服務器加速功能的，在該模式中，緩存服務器放置在web應用服務器的前面，當用戶訪問web應用服務器的時候，首先經過緩存服務器，並將用戶的請求和應用服務器應答的內容寫入緩存服務器中，從而爲後續用戶的訪問提供更快的響應。
第一公里：
這是指萬維網流量向用戶傳送的第一個出口，是網站服務器接入互聯網的鏈路所能提供的帶寬。這個帶寬決定了一個網站能爲用戶提供的訪問速度和併發訪問量。一個網站，其服務的用戶越多，對其出口帶寬的要求就越大，當用戶請求的數據量超過網站的出口帶寬，就會在出口處形成擁塞。越是業務繁忙時，用戶的訪問數量越多，這個擁塞就越嚴重，網站會在最需要向用戶提供服務時失去用戶。
最後一公里：
這裏是指萬維網流量向用戶傳送的最後一段接入鏈路，即用戶接入帶寬。用戶的平均接入帶寬，是影響互聯網上層應用發展的決定性因素之一。
對等互聯關口：
“對等互連”是指不同基礎運營商之間的互聯互通，一般兩個運營商之間只有兩三個互聯互通點，這兩三個點上產生了巨大的流量。當某個網站服務器部署在運營商A的IDC機房之中，運營商B的用戶要訪問該網站，就必須經過A、B之間的互聯互通點進行跨網訪問。從互聯網的架構來看，不同網絡之間的互聯互通帶寬，對任何一個運營商網絡的流量來說，佔比都比較小，收斂比是非常的高，因此這裏通常是互聯網傳輸中的擁堵點。
長途骨幹傳輸：
長距離傳輸時延問題，從網站服務器到用戶之間要經過網站所在的IDC、骨幹網、用戶所在的城域網、用戶所在接入網等，距離非常遙遠。骨幹網的擁塞問題，由於互聯網上的絕大部分流量都要通過骨幹網絡進行傳輸，這就要求骨幹網絡的承載能力必須與互聯網的應用同步發展，但是兩者並無法完全同步，當骨幹網絡的升級和擴容滯後於互聯網智商的應用的發展時，就會階段性地使得大型骨幹網的承載能力成爲互聯網發展的瓶頸。
傳統的訪問流程

互聯網的設計理念是：網絡是中立的和無控制的，任何人都沒有決定權；網絡是應用無關的，他的任務就是如何更好的將數據包進行端到端的傳輸。
B/S架構，即Browser-Server（瀏覽器-服務器）架構，是對傳統C/S架構的一種變化或者改進架構。在這種架構下，用戶只需使用通用瀏覽器，主要業務騾子在服務器端實現。B/S架構，主要是利用了不斷成熟的WWW瀏覽器技術，結合瀏覽器的多種Script語言和ActiveX等技術，在通用瀏覽器上實現C/S架構霞需要複雜的軟件才能實現強大功能。

（1）用戶在自己的瀏覽器中輸入要訪問的網站域名。
（2）瀏覽器向本地DNS服務器請求對該域名的解析。
（3）本地DNS服務器中如果緩存有這個域名的解析結果，則直接相應用戶的解析請求。
（4）本地DNS服務器中如果沒有關於這個域名的解析結果的緩存，則以遞歸方式向整個DNS系統請求解析，獲得應答後將結果反饋給瀏覽器。
（5）瀏覽器得到域名解析結果，就是該域名相應的服務設備的IP地址。
（6）瀏覽器向服務器請求內容。
（7）服務器將用戶請求內容傳送給瀏覽器
CDN訪問流程

（1）當用戶點擊網站頁面的內容URL，經過本地DNS系統解析，DNS系統會最終將域名的解析權交給CNAME只想的CDN專用DNS服務器。
（2）CDN的DNS服務器將CDN的全局負載均衡設備IP地址返回用戶。
（3）用戶向CDN的全局負載均衡設備發起內容URL訪問請求。
（4）CDN全局負載均衡設備根據用戶ＩＰ地址，以及用戶請求的內容URL，選擇一臺用戶所屬區域負載均衡設備，告訴用戶向這臺設備發起請求。
（5）區域負載負載均衡設備會爲用戶選擇一臺合適的緩存服務器提供服務，選擇的依據包括：根據用戶IP地址，判斷那一臺服務器距離用戶最近；根據用戶所請求的URL中所攜帶的內容名稱，判斷哪一臺服務器上有用戶所需內容；查詢各個服務器當前的負載情況，判斷哪一臺服務器尚有服務能力。基於以上這些條件的綜合分析之後，區域負載均衡設備會向全局負載均衡設備返回一臺緩存服務器的IP地址。
（6）全局負載均衡設備把服務器的IP地址返回給用戶。
（7）用戶向緩存服務器發起請求，緩存服務器相應用戶請求，將用戶所需內容傳送到用戶終端。如果這臺緩存服務器上並沒有用戶想要的內容，而區域均衡設備依然將它分配給了用戶，那麼這臺服務器就要向它的上一級緩存服務器請求內容，直至追溯到網站的原服務器將內容拉到本地。
DNS服務器根據用戶IP地址，將域名解析成相應節點的緩存服務器IP地址，實現用戶就近訪問。使用ＣＤＮ服務的網站，只需將其域名解析權交給CDNde GSLB 設備，將需要分發的內容注入ＣＤＮ，就可以實現內容加速。
CDN關鍵技術
CDN是基於原理：1、選擇最有設備爲用戶提供服務；2、如果某個任農被很多用戶所需要，它就被緩存到距離用戶最近的節點中。
典型的CDN系統架構由分發系統、負載均衡系統和運營管理系統三大部分組成：

（1）分發服務系統：該系統的主要作用是實現將用戶從內容源中心向邊緣的推送和存儲，承擔實際的內容數據流的全網分發工作和麪向最終用戶的數據請求服務。分發服務系統最基本的工作單元就是許許多多的Cache設備（緩存服務器），Cache負責直接相應最終用戶的訪問請求，把緩存在本地的內容快速地提供給用戶。同時Cache還負責與源站點進行內容同步，把更新的內容以及本地沒有的內容從源節點獲取並保存在本地。對於分發系統，在承擔內容的更新、同步和相應用戶需求的同時，還需要向上層的調度控制系統提供每個Cache設備的健康狀況信息、響應情況，有時還需要提供內容分佈信息，以便調度控制系統根據設定的策略決定由那個Cache來響應用戶的請求最優。
（2）負載均衡系統：這是一個CDN系統的神經中暑，主要功能是負責對所有發起服務請求的用戶進行訪問調度，確定提供給用戶的最終實際訪問地址，大多數CDN系統的負載均衡系統是分級實現的，這裏以最基本的兩級調度體系進行簡要說明。一般而言，兩級調度體系分爲全局負載均衡和本地負載均衡。區中，全局負載均衡主要根據用戶僅進行原則，通過對每個服務節點進行“最優”判斷，確定向用戶提供服務的Cache的物理位置。本地負載均衡主要負責節點內部的設備負載均衡，當用戶請求從GSLB調度到SLB時，SLB會根據節點內個Cache設備的實際能力或內容分佈等因素對用戶進行重定向。
（3）運營管理系統：與一般的電信運營管理系統類似，分爲運營管理和網絡管理兩個子系統。運營管理子系統是ＣＤＮ系統的業務管理功能實體，負責處理業務層面的與外界系統交互所必需的的一些收集＼整理＼交付工作.
(SLB 實際上承擔了NAT（Network Address Translation，網絡地址轉換功能），向用戶屏蔽了Cache設備的IP地址。
1. CDN的優勢
CDN應用場景
目前學術成果（中文論文）
目前學術成果（英文論文）
Tips：
8秒定律：
用戶訪問一個網站時，如果等待網頁打開的時間超過8秒，會有超過30%的用戶放棄等待。根據2012年的統計：一個網站10秒後網頁打不開，會有40%的用戶跳出該頁面；大部分手機用戶願意等待的加載時間爲