什么是CDN及CDN加速原理

? ? ? ?隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，用戶在使用網(wǎng)絡(luò)時對網(wǎng)站的瀏覽速度和效果愈加重視，但由于網(wǎng)民數(shù)量激增，網(wǎng)絡(luò)訪問路徑過長，從 而使用戶的訪問質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。特別是當(dāng)用戶與網(wǎng)站之間的鏈路被突發(fā)的大流量數(shù)據(jù)擁塞時，對于異地互聯(lián)網(wǎng)用戶急速增加的地區(qū)來說，訪問質(zhì)量不良更是一個 急待解決的問題。如何才能讓各地的用戶都能夠進(jìn)行高質(zhì)量的訪問，并盡量減少由此而產(chǎn)生的費用和網(wǎng)站管理壓力呢？內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)絡(luò)（Content Delivery Network，CDN）誕生了。

一、CDN是什么？

??CDN的全稱是Content Delivery Network，即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。其目的是通過在現(xiàn)有的internet中增加一層新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將網(wǎng)站的內(nèi)容發(fā)布到最接近用戶的網(wǎng)絡(luò)邊緣，使用戶可以就近取得所需的內(nèi)容，提高用戶訪問網(wǎng)站的響應(yīng)速度。CDN有別于鏡像，因為它比鏡像更智能，或者可以做這樣一個比喻：CDN=更智能的鏡像+緩存+流量導(dǎo)流。因而，CDN可以明顯提高Internet網(wǎng)絡(luò)中信息流動的效率。從技術(shù)上全面解決由于網(wǎng)絡(luò)帶寬小、用戶訪問量大、網(wǎng)點分布不均等問題，提高用戶訪問網(wǎng)站的響應(yīng)速度。

??為更好地理解CDN，讓我們看一下CDN的工作流程。當(dāng)用戶訪問已經(jīng)加入CDN服務(wù)的網(wǎng)站時，首先通過DNS重定向技術(shù)確定最接近用戶的最佳CDN節(jié)點，同時將用戶的請求指向該節(jié)點。當(dāng)用戶的請求到達(dá)指定節(jié)點時，CDN的服務(wù)器（節(jié)點上的高速緩存）負(fù)責(zé)將用戶請求的內(nèi)容提供給用戶。具體流程為: 用戶在自己的瀏覽器中輸入要訪問的網(wǎng)站的域名，瀏覽器向本地DNS請求對該域名的解析，本地DNS將請求發(fā)到網(wǎng)站的主DNS，主DNS根據(jù)一系列的策略確定當(dāng)時最適當(dāng)?shù)腃DN節(jié)點，并將解析的結(jié)果（IP地址）發(fā)給用戶，用戶向給定的CDN節(jié)點請求相應(yīng)網(wǎng)站的內(nèi)容。

二、CDN的相關(guān)技術(shù)

??CDN的實現(xiàn)需要依賴多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持，其中負(fù)載均衡技術(shù)、動態(tài)內(nèi)容分發(fā)與復(fù)制技術(shù)、緩存技術(shù)是比較主要的幾個，下面讓我們簡單看一下這幾種技術(shù)。

負(fù)載均衡技術(shù)?
??負(fù)載均衡技術(shù)不僅僅應(yīng)用于CDN中，在網(wǎng)絡(luò)的很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，如服務(wù)器的負(fù)載均衡、網(wǎng)絡(luò)流量的負(fù)載均衡。顧名思義，網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載均衡就是將網(wǎng)絡(luò)的流量盡可能均勻分配到幾個能完成相同任務(wù)的服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上，由此來避免部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點過載。這樣既可以提高網(wǎng)絡(luò)流量，又提高了網(wǎng)絡(luò)的整體性能。在CDN中，負(fù)載均衡又分為服務(wù)器負(fù)載均衡和服務(wù)器整體負(fù)載均衡(也有的稱為服務(wù)器全局負(fù)載均衡)。服務(wù)器負(fù)載均衡是指能夠在性能不同的服務(wù)器之間進(jìn)行任務(wù)分配，既能保證性能差的服務(wù)器不成為系統(tǒng)的瓶頸，又能保證性能高的服務(wù)器的資源得到充分利用。而服務(wù)器整體負(fù)載均衡允許Web網(wǎng)絡(luò)托管商、門戶站點和企業(yè)根據(jù)地理位置分配內(nèi)容和服務(wù)。通過使用多站點內(nèi)容和服務(wù)來提高容錯性和可用性，防止因本地網(wǎng)或區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中斷、斷電或自然災(zāi)害而導(dǎo)致的故障。在CDN的方案中服務(wù)器整體負(fù)載均衡將發(fā)揮重要作用，其性能高低將直接影響整個CDN的性能。

動態(tài)內(nèi)容分發(fā)與復(fù)制技術(shù)?
??大家都知道，網(wǎng)站訪問響應(yīng)速度取決于許多因素，如網(wǎng)絡(luò)的帶寬是否有瓶頸、傳輸途中的路由是否有阻塞和延遲、網(wǎng)站服務(wù)器的處理能力及訪問距離等。多數(shù)情況下，網(wǎng)站響應(yīng)速度和訪問者與網(wǎng)站服務(wù)器之間的距離有密切的關(guān)系。如果訪問者和網(wǎng)站之間的距離過遠(yuǎn)的話，它們之間的通信一樣需要經(jīng)過重重的路由轉(zhuǎn)發(fā)和處理，網(wǎng)絡(luò)延誤不可避免。一個有效的方法就是利用內(nèi)容分發(fā)與復(fù)制技術(shù)，將占網(wǎng)站主體的大部分靜態(tài)網(wǎng)頁、圖像和流媒體數(shù)據(jù)分發(fā)復(fù)制到各地的加速節(jié)點上。所以動態(tài)內(nèi)容分發(fā)與復(fù)制技術(shù)也是CDN所需的一個主要技術(shù)。

緩存技術(shù)?
??緩存技術(shù)已經(jīng)不是一種新鮮技術(shù)。Web緩存服務(wù)通過幾種方式來改善用戶的響應(yīng)時間，如代理緩存服務(wù)、透明代理緩存服務(wù)、使用重定向服務(wù)的透明代理緩存服務(wù)等。通過Web緩存服務(wù)，用戶訪問網(wǎng)頁時可以將廣域網(wǎng)的流量降至最低。對于公司內(nèi)聯(lián)網(wǎng)用戶來說，這意味著將內(nèi)容在本地緩存，而無須通過專用的廣域網(wǎng)來檢索網(wǎng)頁。對于Internet用戶來說，這意味著將內(nèi)容存儲在他們的ISP的緩存器中，而無須通過Internet來檢索網(wǎng)頁。這樣無疑會提高用戶的訪問速度。CDN的核心作用正是提高網(wǎng)絡(luò)的訪問速度，所以，緩存技術(shù)將是CDN所采用的又一個主要技術(shù)。

三、誰需要CDN？

??既然CDN的核心作用是提高網(wǎng)絡(luò)的訪問速度，那么其用戶也就是訪問量很大的網(wǎng)站，例如ICP 、ISP、大型企業(yè)、電子商務(wù)網(wǎng)站和政府網(wǎng)站等。利用CDN技術(shù)，這些網(wǎng)站無需投資昂貴的各類服務(wù)器，設(shè)立分站點。通過采用CDN，CDN將負(fù)責(zé)信息傳遞工作，保證信息正常傳輸，而技術(shù)人員只需要維護(hù)網(wǎng)站內(nèi)容，不需要考慮流量問題。這樣，網(wǎng)站可保證用戶得到更多的新業(yè)務(wù)，可以快速訪問網(wǎng)絡(luò)上的內(nèi)容，獲得更好的服務(wù)質(zhì)量。舉個例子來講，對于訪問量比較大，而被訪問內(nèi)容更新周期比較長的網(wǎng)站，如政府網(wǎng)站，用戶往往進(jìn)行大量的查詢工作。這類網(wǎng)站比較適合采用CDN。還有，大家是否注意到，在所謂的寬帶社區(qū)中，瓶頸是社區(qū)的對外出口。這樣，如果采用CDN無疑對社區(qū)用戶使用視頻點播、網(wǎng)絡(luò)教育等寬帶應(yīng)用提供了保證。

四、CDN的不足

??任何一個新事物，在給現(xiàn)有模式帶來改進(jìn)的同時，也必然存在一定的局限，CDN也是這樣。實時性不太好是CDN的致命缺陷。隨著對CDN需求的逐漸升溫，這一缺陷將得到改進(jìn)，使來自于遠(yuǎn)程服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容網(wǎng)頁與復(fù)本服務(wù)器或緩存器中的網(wǎng)頁保持同步。解決方法是在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容發(fā)生變化時將新的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容從服務(wù)器端直接傳送到緩存器，或者當(dāng)對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的訪問增加時將數(shù)據(jù)源服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容盡可能實時地復(fù)制到緩存服務(wù)器。