CDN加速原理

1.什么是CDN?

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。
🪐 简单的说,CDN的工作原理就是将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。

CDN对网络的优化作用:

  • 解决服务器端的“第一公里”问题
  • 缓解甚至消除了不同运营商之间互联的瓶颈造成的影响
  • 减轻了各省的出口带宽压力
  • 缓解了骨干网的压力
  • 优化了网上热点内容的分布

2.CDN工作原理

传统访问过程:

由上图可见,用户访问未使用CDN缓存网站的过程为:
1.用户输入访问的域名,操作系统向 LocalDns 查询域名的ip地址.
2.LocalDns向 ROOT DNS 查询域名的授权服务器(这里假设LocalDns缓存过期)
3.ROOT DNS将域名授权dns记录回应给 LocalDns
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
5.域名授权dns 查询域名记录后,回应给 LocalDns
6.LocalDns 将得到的域名ip地址,回应给 用户端
-上述过程为DNS解析
7.用户得到域名ip地址后,访问站点服务器
8.站点服务器应答请求,将内容返回给客户端.


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.
2.LocalDns向 ROOT DNS 查询域名的授权服务器(这里假设LocalDns缓存过期)
3.ROOT DNS将域名授权dns记录回应给 LocalDns
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
5.域名授权dns 查询域名记录后(一般是CNAME),回应给 LocalDns
6.LocalDns 得到域名记录后,向智能调度DNS查询域名的ip地址
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 LocalDns
8.LocalDns 将得到的域名ip地址,回应给 用户端
9.用户得到域名ip地址后,访问站点服务器
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)

CDN网络的组成元素:
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.

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.

  • 智能调度DNS(比如f5的3DNS)
    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.

  • 缓存功能服务
    负载均衡设备(如lvs,F5的BIG/IP)
    内容Cache服务器(如squid)
    共享存储

文章作者: qinwei
文章链接: https://qw-null.github.io/2022/09/21/CDN加速原理/
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