CDN工作原理分析

一、什麼CDN

    首先我們假設一個場景，以淘寶為例。如果我們每次打開淘寶頁面時，所有的資訊都需要從源站伺服器獲得，可能同時有千萬級的使用者同時向源站伺服器請求擷取資料，那麼有極大可能會發生嚴重的網絡擁塞，使用者通路數越多，擁塞越嚴重，網站就會在最需要向使用者提供服務的時候失去使用者。

    如果在使用者的附近就有一個節點，當使用者請求資料時，優先從離它最近的節點獲得資料，顯而易見，使用者通路網站的響應速度也得到很大的提高。

    CDN就可以了解為這些離使用者最近的“邊緣”節點，CDN（content delivery network）是在現有internet上增加一層新的網絡架構，将網站的内容分布到離使用者最近的網絡“邊緣”，使使用者可以就近取得所需的内容，提高響應速度。

    那麼CDN的優勢也就很明顯了：1）實作了跨地區、跨營運商的通路，大大降低了通路時延；2）大部分請求在“邊緣”節點完成，起到了分流的作用，減輕了源站的負擔。

    目前CDN都以緩存網站中的靜态資料為主，如CSS,JS,圖檔和靜态頁面等資料，使用者從主站伺服器請求到動态内容後，再從CDN中下載下傳靜态資料，進而加速網頁資料内容的下載下傳速度，如淘寶上90%的資料都是由CDN來提供的。

二、CDN架構及工作原理

    以上圖為例，我們分析CDN的通路步驟：

    step1：使用者向localDNS發起請求查詢輸入域名對應的IP位址；

    step2：localDNS疊代向rootDNS查詢，rootDNS傳回權限DNS記錄；

    step3：獲得權限DNS後，localDNS向權限DNS發起域名解析請求；

    step4：權限DNS通常會将域名CNAME（别名解析）到另一個域名，這個域名最終會被指向CDN網絡中的智能DNS負載均衡系統；

    step5：DNS負載均衡系統通過一些智能算法，将最合适的CDN節點IP位址傳回給localDNS；

    step6：localDNS将獲得的IP位址傳回給使用者；

    step7：使用者得到節點的IP位址後，向該節點發起通路請求；

    step8：CDN節點傳回請求檔案，如果該節點中請求的檔案不存在，就會再回到源站擷取這個檔案，然後傳回給使用者。

    從以上步驟可以看出，CDN的兩個關鍵技術在于：

    1）DNS排程技術：把不同營運商、不同地區的使用者排程到離使用者最優的CDN節點上；

    2）CDN節點緩存代理技術：緩存即當使用者向節點通路未過期的資料時，節點直接傳回使用者資料，提高響應速度；代理即目前節點沒有使用者請求的資料時，節點代理使用者向源站請求資料然後傳回給使用者。

    每個CDN節點由兩部分組成：負載均衡裝置和高速緩存伺服器。負載均衡裝置負責維護節點中各個cache的負載均衡，保證節點的工作效率，此外，負載均衡裝置還負責收集節點和外部環境的資訊，保持與全局負載DNS的通信，實作全局的負載均衡。

    負載均衡技術還沒有做深入研究，後期補上，move on！！！

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參考部落格相關連結：

    https://www.cnblogs.com/wish123/p/5540177.html

    https://www.cnblogs.com/tinywan/p/6067126.html

    《深入分析Java web技術内幕》