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CDN加速原理,计算机网络系统拓扑结构有哪些

时间:2023-05-03 13:28:03 阅读:116657 作者:2142

前言整理CDN技术

什么是CDN? 内容分布式网络(cdn )是一个基于现有互联网的智能虚拟网络,通过在整个网络中部署节点服务器,将源站的内容分发到所有cdn节点,从而使用户

为什么需要CDN CDN服务,是因为缩短了用户查看内容的访问延迟,提高了用户访问站点的响应速度和站点可用性,以及网络带宽小、用户访问量大、站点分布不均匀等问题

CDN优势:

提高了用户访问网站的速度

为了实现运营商之间、地区之间的网络覆盖

由于各种因素,如无互连、区域ISP地域限制和出口带宽限制,站点无法进行区域访问。 CDN加速可以覆盖全球各地的线路,与运营商合作部署IDC资源,在全国核心节点运营商合理部署CDN边缘分发存储节点,充分利用带宽资源,平衡源站流量

为了保障你网站的安全

CDN负载平衡和分布式存储技术可以提高网站的可靠性,无形中为您的网站添加了保护伞,以应对大多数互联网攻击事件。 防攻击系统还可以防止网站受到恶意攻击。

由于异地冗馀

如果一台服务器发生意外故障,系统将调用其他邻居的健康服务器节点提供服务,提供几乎100%的可靠性。 这样可以让网站永远瘫痪。

为了节约成本

加快CDN部署,实现网站的全国性铺设。 不需要为购买服务器、随后进行主机运输、在服务器之间同步镜像和管理维护技术人员而烦恼,从而节省人力、人力和财力。

为了让你更专注于业务本身

CDN加速器制造商一般提供一站式服务。 业务不限于CDN,还附带云存储、大数据服务、视频云服务等。 此外,还提供7x24运维监控支持,帮助互联网随时保持畅通。 然后,将更多的精力投入到自己核心业务的发展中。

CDN基本工作流程

当用户单击站点页面的内容URL并在本地DNS系统上解析时,DNS系统最终将域名解析权限传递给CNAME指向的CDN专用DNS服务器。 CDN的DNS服务器向用户返回CDN全局负载平衡设备的IP地址。 用户向CDN全局负载平衡设备发起对内容URL的访问请求。 CDN全局负载平衡设备根据用户的IP地址和用户请求的内容URL,选择用户所属区域的区域负载平衡设备,并向用户通知对此设备的请求。 地区负载均衡器为用户选择合适的缓存服务器提供服务。 选择的依据如下。 根据用户的IP地址,确定哪个服务器最接近用户。 根据用户请求的URL中携带的内容名称,调查判断哪个服务器上有用户需要的内容的各服务器的当前负载情况,判断哪个服务器还具有服务能力。 在综合分析这些条件后,区域负载平衡设备将缓存服务器的IP地址返回到全局负载平衡设备。 全局负载平衡设备将服务器的IP地址返回给用户。 用户向高速缓存服务器发出请求,高速缓存服务器响应于用户的请求,将用户所需的内容传送给用户终端。 如果此缓存服务器没有用户想要的内容,而区域均衡器仍然为用户分配该内容,则该服务器会向更高一级的缓存服务器请求内容,直到深入到站点的源服务器将内容提取到本地CNAME

“Canonical Name”。 用于描述别名和域名之间的对应关系,可以将多个名称映射到同一台计算机。

域名服务器搜索域名时,将找到CNAME记录。 CNAME记录用记录中的规范名称替换域名别名,检查规范名称的a记录,并查找与规范名称对应的IP地址。 这样可以响应请求搜索域名的IP地址。

CDN系统体系结构

分发服务系统

该系统的主要作用是实现内容从资源中心推送和存储到边缘,负责实际内容数据流的完整网络分发和面向最终用户的数据请求服务。

负载平衡系统

它是CDN系统的神经中枢,主要功能是为所有启动服务请求的用户安排访问时间,并确定提供给用户的最终实际访问地址。

CDN的运营管理系统

与一般的通信运营管理系统相似,分为运营管理和网络管理两个子系统。

运营管理子系统是CDN系统的业务管理功能实体,处理与业务级外部系统交互所需的收集、整理、交付工作,包括客户管理、产品管理、计费管理、统计分析等功能。 网络管理子系统实现CDN系统的网络设备管理、拓扑管理、链路监控和故障管理,为管理员提供进行全网络资源集中管理操作的接口,通常基于Web方式实现。 从CDN系统分类CDN托管的内容类型来看,主要有静态web内容、动态web内容、流媒体、下载文件和APP应用协议,因此CDN服务包括

加快网络流媒体速度加快文件传输加快APP应用协议

在CDN系统模型中,水平x轴方向按业务能力分类。

垂直y轴方向根据网络结构分为三个阶段:中心、区域和边(根据网络规模,可以选择区域级别)。

z轴方向按数据平面、管理平面和控制平面进行分类。

x轴方向

一个从系统末端到末端的垂直系统,每个业务能力都有自己的中心、区域、边缘层设备,可以有自己独立的管理系统、负载均衡系统、分发服务系统。 因此,在x轴方向上,每个CDN服务功能可以是相对独立的子系统集合。 y轴方向

r> 它的分级划分是依据CDN逐级缓存、分级调度、分级服务的要求。CDN的管理功能、调度功能、缓存功能、服务功能都是分级部署的,不同层级的相同功能实体之间相互配合。从控制功能上看,往往下一级控制实体是上一级控制实体的执行者;从缓存功能上看,上一级缓存是下一级缓存实体的内容提供者;从服务功能上看,上一级服务实体是下一级服务实体的能力补充和备份。Z轴方向
管理层主要完成CDN网络管理和业务逻辑处理。网络管理提供IP网络层面的配置管理、故障管理、网络性能管理以及网络安全管理等,负责对整个CDN系统的网络和设备资源进行抽象,提取其业务能力,提供给上层业务平台。业务逻辑处理指CDN系统辅助其服务的业务平台完成部分应用层功能的实现,完成和其他系统之间的接口适配,负责系统的认证、计费、统计分析、系统管理、用户管理、SP管理等功能。控制平面负责对整个CDN网络的内容分布情况进行管理,对内容分发和访问路由策略进行控制,它是整个内容分发系统内容数据流向的控制点。数据平面承担实际的内容分发工作,根据Z轴方向与X轴、Y轴相交点的具体要求,数据平面设备具备不同的应用服务提供能力。 全局负载均衡GSLB

负载均衡
就是将大量的请求通过一定的策略分摊到不同的服务节点。他可以提高服务器的影响速度及利用效率,避免软件或者硬件模块出现单点失效,解决网络拥塞问题,实现地理位置无关性,为用户提供较一致的访问质量。

全局负载均衡GSLB
由于现实中存在各种不稳定因素,比如某个服务器集群所在的数据中心断电,洪水或者地震造成数据中心瘫痪等等。在一个数据中心内,无论采用怎样的技术,总可能存在一些不可抗因素,导致其瘫痪。所以通常会把服务器分散部署到多个数据中心,以最大程度减小灾害对服务质量产生影响的概率和程度。
另外,CDN系统总是希望用距离用户最近的设备为其提供服务,这也需要在不同地域部署多个节点。
GSLB系统就是针对这个问题的。它负责多个CDN节点之间相互协作,将各节点和设备的负载保持在一个有利于提供优质服务的水平。GSLB的负载均衡结果可能直接将用户分配到RS,也可能将用户交付到下一层次的负载均衡系统。

GSLB实现方式比较
目前常用的是基于DNS的解析方式

结语

本文梳理CDN相关知识,以对网络有更整体的了解。

参考:
CDN概念基本介绍
CDN原理简单介绍

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