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CDN技术是什么意思?详解CDN技术的手段、框架及优缺点

2022-06-21 09:55:28

CDN技术是什么意思

一、CDN技术是什么意思

CDN 是构建在数据网络上的一种分布式的内容分发网。CDN 利用全局负载均衡技术将用户的访问指向离用户最近的工作正常的流媒体服务器上,由流媒体服务器直接响应用户的请求,克服单机系统输出带宽及并发能力不足的缺点,可极大提升系统支持的并发流数目,减少或避免单点失效带来的不良影响。

二、CDN技术概括

CDN技术是采用流媒体服务器集群技术,利用全局负载均衡技术将用户的访问指向离用户最近的工作正常的流媒体服务器上,由流媒体服务器直接响应用户的请求。服务器中如果没有用户要访问的内容,会根据配置自动从原服务器抓取相应的内容并提供给用户。 IPTV 可利用 CDN 为用户提供 VOD 业务,通过 CDN 把视频内容分发到靠近用户端的 CDN 节点后,可以在一定程度上保证端到端的服务质量。

CDN技术原理

CDN技术原理

CDN的基本原理是广泛采用各种缓存服务器,将这些缓存服务器分布到用户访问相对集中的地区或网络中,在用户访问网站时,利用全局负载技术将用户的访问指向距离最近的工作正常的缓存服务器上,由缓存服务器直接响应用户请求。

三、CDN技术手段

实现CDN的主要技术手段是高速缓存、镜像服务器。可工作于DNS解析或HTTP重定向两种方式,通过Cache服务器,或异地的镜像站点完成内容的传送与同步更新。DNS方式用户位置判断准确率大于85%,HTTP方式准确率为99%以上;一般情况下,各Cache服务器群的用户访问流入数据量与Cache服务器到原始网站取内容的数据量之比在2:1到3:1之间,即分担50%到70%的到原始网站重复访问数据量(主要是图片,流媒体文件等内容);对于镜像,除数据同步的流量,其余均在本地完成,不访问原始服务器。

镜像站点(Mirror site)服务器是我们经常可以看到的,它让内容直截了当地进行分布,适用于静态和准动态的数据同步。但是购买和维护新服务器的费用较高,另外还必须在各个地区设置镜像服务器,配备专业技术人员进行管理与维护。大型网站在随时更新各地服务器的同时,对带宽的需求也会显著增加,因此一般的互联网公司不会建立太多的镜像服务器。

高速缓存手段的成本较低,适用于静态内容。Internet的统计表明,超过80%的用户经常访问的是20%的网站的内容,在这个规律下,缓存服务器可以处理大部分客户的静态请求,而原始的WWW服务器只需处理约20%左右的非缓存请求和动态请求,于是大大加快了客户请求的响应时间,并降低了原始WWW服务器的负载。根据美国IDC公司的调查,作为CDN的一项重要指标 —— 缓存的市场正在以每年近100%的速度增长,全球的营业额在2004年将达到45亿美元。网络流媒体的发展还将剌激这个市场的需求。

四、CDN网络框架

CDN网络架构主要由两大部分,分为中心和边缘两部分,中心指CDN网管中心和DNS重定向解析中心,负责全局负载均衡,设备系统安装在管理中心机房,边缘主要指异地节点,CDN分发的载体,主要由Cache和负载均衡器等组成。

当用户访问加入CDN服务的网站时,域名解析请求将最终交给全局负载均衡DNS进行处理。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,它还与分布在世界各地的所有CDNC节点保持通信,搜集各节点的通信状态,确保不将用户的请求分配到不可用的CDN节点上,实际上是通过DNS做全局负载均衡。

对于普通的Internet用户来讲,每个CDN节点就相当于一个放置在它周围的WEB。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。

每个CDN节点由两部分组成:负载均衡设备和高速缓存服务器

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,负载均衡设备还负责收集节点与周围环境的信息,保持与全局负载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。

CDN的管理系统是整个系统能够正常运转的保证。它不仅能对系统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,并保存在系统的数据库中,使网管人员能够方便地进行进一步分析。通过完善的网管系统,用户可以对系统配置进行修改。

理论上,最简单的CDN网络有一个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,需要监视各节点的流量、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,才需要负载均衡器,使Cache群协同工作。

五、CDN技术的优点

提前对静态内容进行预缓存,避免大量的请求回源,导致主站网络带宽被打满而导致数据无法更新,另外CDN可以将数据根据访问的热度不同而进行不同级别的缓存,例如访问量最高的资源访问CDN 边缘节点的内存,其次的放在SSD或者SATA,再其次的放在云存储,这样兼顾了速度与成本。

缓存:缓存到最快的地方如内存,缓存的数据准确命中率高,访问速度就快。

调度准确:将用户调度到最近的边缘节点。

性能优化:CDN 专门用于缓存响应速度快。

安全相关:抵御攻击。

节省带宽:由于用户请求由边缘节点响应,因此大幅降低到源站带宽。

六、CDN技术的缺点

1、费用高昂

这可能是使用CDN的最重要的缺点。开始使用CDN服务的成本很高,而且它们也有许多隐藏成本。其中包括每次数据传输和千兆字节的成本。高成本来自第三方网络。启动新的CDN网络要求服务器公司从另一家公司获得帮助以安装此类网络。请务必仔细阅读所有条款和条件。鉴于此,CDN网络往往是能够负担这些成本的大公司的更好选择。

2、内容受限

只能对静态内容加速,比如图片、视频、JS脚本、一些页面框架。

3、使用限制

一些组织和国家已阻止流行CDN的域或IP地址。在这种情况下,来自这些组织或国家/地区的受众群体无法访问您的网站,您最终会失去部分流量。

4、支持可用性

当第三方供应商负责运行CDN时,会出现支持问题。如果出现技术问题,即使很少见,您也无法知道操作员需要多长时间来解决问题并防止再次发生问题。

5、失去控制

使用CDN意味着第三方会收到有关您的网站和系统的信息。在决定是否使用CDN之前,您必须考虑这一点。

七、CDN相关技术介绍

1、负载均衡

负载均衡技术不仅仅应用于CDN中,在网络的很多领域都得到了广泛的应用,如服务器的负载均衡、网络流量的负载均衡。顾名思义,网络中的负载均衡就是将网络的流量尽可能均匀分配到几个能完成相同任务的服务器或网络节点上,由此来避免部分网络节点过载。这样既可以提高网络流量,又提高了网络的整体性能。在CDN中,负载均衡又分为服务器负载均衡和服务器整体负载均衡(也有的称为服务器全局负载均衡)。服务器负载均衡是指能够在性能不同的服务器之间进行任务分配,既能保证性能差的服务器不成为系统的瓶颈,又能保证性能高的服务器的资源得到充分利用。而服务器整体负载均衡允许Web网络托管商、门户站点和企业根据地理位置分配内容和服务。通过使用多站点内容和服务来提高容错性和可用性,防止因本地网或区域网络中断、断电或自然灾害而导致的故障。在CDN的方案中服务器整体负载均衡将发挥重要作用,其性能高低将直接影响整个CDN的性能。

2、复制技术

大家都知道,网站访问响应速度取决于许多因素,如网络的带宽是否有瓶颈、传输途中的路由是否有阻塞和延迟、网站服务器的处理能力及访问距离等。多数情况下,网站响应速度和访问者与网站服务器之间的距离有密切的关系。如果访问者和网站之间的距离过远的话,它们之间的通信一样需要经过重重的路由转发和处理,网络延误不可避免。一个有效的方法就是利用内容分发与复制技术,将占网站主体的大部分静态网页、图像和流媒体数据分发复制到各地的加速节点上。所以动态内容分发与复制技术也是CDN所需的一个主要技术。

3、缓存技术

缓存技术已经不是一种新鲜技术。Web缓存服务通过几种方式来改善用户的响应时间,如代理缓存服务、透明代理缓存服务、使用重定向服务的透明代理缓存服务等。通过Web缓存服务,用户访问网页时可以将广域网的流量降至最低。对于公司内联网用户来说,这意味着将内容在本地缓存,而无须通过专用的广域网来检索网页。对于Internet用户来说,这意味着将内容存储在他们的ISP的缓存器中,而无须通过Internet来检索网页。这样无疑会提高用户的访问速度。CDN的核心作用正是提高网络的访问速度,所以,缓存技术将是CDN所采用的又一个主要技术。

八、CDN技术常见问题

1、CDN和镜像站点比较有何优势?  

CDN对网站的访客完全透明,不需要访客手动选择要访问的镜像站点,保证了网站对访客的友好性。  

CDN对每个节点都有可用性检查,不合格的节点会第一时间剔出,从而保证了极高的可用率,而镜像站点无法实现这一点。  

CDN部署简单,对原站基本不做任何改动即可生效。

2、CDN使用后,原来的网站是否需要做修改,做什么修改?

一般而言,网站无需任何修改即可使用CDN获得加速效果。只是对需要判断访客IP程序,才需要做少量修改。

3、能不能让CDN不缓存某些即时性要求很高的网页和图片?

只需要使用动态页面,asp,PHPJSP等动态技术做成的页面不被CDN缓存,无需每次都要刷新。或者采用一个网站两个域名,一个启用CDN,另外一个域名不用CDN,对即时性要求高的页面和图片放在不用CDN的域名下。

4、网站新增了不少网页和图片,这些需要使用URL推送吗?  

后来增加的网页和图片,不需要使用URL推送,因为它们本来就不存在缓存中。

5、网站用CDN后,有些地区反映无法访问了,怎么办?

CDN启用后,访客不能访问网站有很多种可能,可能是CDN的问题,也可能是源站点出现故障或者源站点被关闭,还可能是访客自己所在的网络出现问题。

最后总结

优化猩SEO:最简单的CDN网络有一个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,需要监视各节点的流量、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,才需要负载均衡器,使Cache群协同工作。

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