CDN基础知识

CDN的基本概念

• CDN，content distribute network（内容分发网络）或者content delivery network（内容交付网络）。很显然，CDN的任务是将内容从源站传递给用户。

• 联网的设计理念是：网络是中立的，是无控制的，任何人都无决定权；网络是应用无关的，它的任务就是将数据更好更快的进行端对端的传输。

• 常说的互联网由两层组成：一层是以TCP/IP为代表的网络层（狭义的互联网internet），另一层是以www为代表的应用层。以TCP/IP为核心的狭义的互联网，实际上是广义互联网的下层基础。其本质就是通过各种网络设备，实现各个计算机之间的互联互通，实现各种信息数据的低成本传输。举个简单例子来区分而这之间的差异：internet就是铁路轨道和各种信号灯，而www则是运行在internet上的众多火车中的一种。

---

CDN的产生背景

分析一下互联网的网络层和应用层之间的磨合问题。在互联网这个大的铁路网上，有4个地方容易出现拥堵。而 CDN的产生背景正是为了缓解互联网传输的这些问题。

1. “第一公里”，指的是数据传输到用户的通道的第一个出口，其速度受限于网站服务器接入互联网链路的带宽。这个带宽直接影响到网站的访问速度和并发访问量。当用户请求的数据量超过网站的出口带宽时，就会形成拥塞。用户越多，拥塞越严重。
2. “最后一公里”，指的是数据传输到用户的通道的最后一段链路，即用户的接入带宽。互联网发展初期，用户主要通过拨号上网的方式，带宽很低，只能传输带宽占用小的文字等信息。2001年开始，电信运营商开始大力发展ADSL等宽带接入方式，随着带宽的提升和接入手段的不断丰富（光纤、3G、4G、wifi），最后一公里瓶颈问题已经基本解决。
3. “对等互联关口”。不同的运营商之间，只提供了比较少的互联互通的接口。如果一个网站服务器部署在A运营商的IDC机房里，而用户用的却是B运营商的网络，此时，服务器数据就需要从A运营商网络传输到B运营商网络。不同网络之间的互联互通，对任何一个运营商网络的流量的占比都很小，收敛比很高，所以，这个互联关口很容易成为互联网传输的拥塞点。
4. 长途骨干传输。长距离传输过程中，数据需要经过网站的IDC网络、骨干网、用户城域网、用户接入网等，一定会产生延时。这个延时，是互联网本身无法解决的问题。另外，长途骨干网络的流量非常大，很容易产生拥塞。

---

CDN的工作原理

• 无cdn时，用户通过浏览器访问网站的过程

  1、用户在浏览器输入URL
  2、浏览器向本地DNS请求域名解析
  3、如果本地DNS缓存有该域名的解析结果，则直接将解析结果返回给浏览器
  4、如果本地DNS缓存中无该域名的解析结果，则以递归方式向整个DNS系统请求域名解析，在获得应答后将解析结果返回给浏览器
  5、浏览器获得解析结果，提取出IP信息，使用IP向服务器请求数据
  6、服务器返回数据给浏览器

• 有cdn时，用户通过浏览器访问网站的过程
  1、用户在浏览器中输入URL
  2、浏览器向本地DNS请求域名解析，DNS会将域名解析权转交给CNAME指向的CDN专用的DNS服务器
  3、CDN专用的DNS服务器将CDN的全局负载均衡设备的IP返回给浏览器
  4、浏览器向CDN全局负载均衡设备发起URL请求
  5、CDN全局负载均衡设备根据请求的URL和用户的IP地址，将用户请求转发到用户所在区域的区域负载均衡设备
  6、区域负载均衡设备，根据用户IP、请求URL、缓存服务器的负载情况等，返回一台合适的服务器IP给用户
  7、用户向缓存服务器发起请求
  8、缓存服务器响应用户请求，如果用户请求的内容缓存服务器上不存在，则缓存服务器要向上一级缓存服务器请求内容，直到追溯到网站的源服务器