CDN技术基础

CDN基本概念 CDN（content delivery/distribution network）的全称是内容分发网络 构建CDN的目的：是通过在现有的互联网中增加一层新的网络架构，将网络内容发布到最接近用户的网络“边缘”，使用户可以就近取得所需的内容，解决互联网网络拥挤的状况，提高用户所能获取服务或业务的服务质量。其实质是在互联网上构建一个覆盖网络。CDN 的能力：从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均而产生的用户使用互联网业务服务质量差的根本原因。CDN提供高服务质量的基本思路和措施 基本思路：就是尽可能避开互联网上有可能影响数据传输速度和稳定性的瓶颈和环节，使内容传输的更快、更稳。通过用户就近性和服务器负载的判断，CDN确保内容以一种极为高效的方式为用户的请求提供服务。CDN内容分发与传统内容分发的区别 与目前现有的内容发布模式相比较，CDN强调了网络在内容发布中的重要性。通过引入主动的内容管理层的和全局负载均衡，CDN从根本上区别于传统的内容发布模式。在传统的内容发布模式中，内容的发布由ICP的应用服务器完成，而网络只表现为一个透明的数据传输通道，这种透明性表现在网络的质量保证仅仅停留在数据包的层面，而不能根据内容对象的不同区分服务质量。CDN内容分发与传统内容分发的区别 此外，由于IP网的“尽力而为”的特性使得其质量保证是依靠在用户和应用服务器之间端到端地提供充分的、远大于实际所需的带宽通量来实现的。在这样的内容发布模式下，不仅大量的骨干带宽被占用，同时ICP的应用服务器的负载也变得非常重，而且不可预计。当发生一些热点事件和出现浪涌流量时，会产生局部热点效应，从而应用服务器过载退出服务。CDN所能提供的服务（应用）用户终端：PC、PDA，手机等 服务类型 网页加速 文件传输加速 流媒体加速CDN的历史及趋势 CDN最早来源于代理服务器，服务器集群等技术。（1）第一代CDN主要用于静态、动态网页的加速，目前正在向第二代CDN转变；（2）第二代CDN以提供视频流媒体业务为主；未来的CDN有可能是基于社团的CDN(处于研究中)；CDN基本组成元素 源服务器（Origin Server）：网页、文件、流媒体等内容源服务器。复制服务器（replica servers）或者称边缘服务器、代理缓存：存有源服务器中的全部或者部分内容，它们直接服务于用户。内容交付（contentdelivery）组件：由源服务器及位于网路边缘的边缘服务器组成，提供向用户的内容传送。请求重路由（requestrouting）或重定向组件：负责把用户的请求转向最合适的边缘服务器。最合适是指：距离用户最近、满足负载均衡等参数。内容分布组件（distribution component）：负责把位于源服务器的内容分布到边缘服务器，并维护内容的一致性。记账组件（accountig component）：维护用户访问及CDN使用情况，便于后续的计费现有商业CDNu国外：nAkamai：占美国85%市场n Limelight Networks：主要提供音视频业务n AT&T:网络运营商自建CDN的代表.u 国内：n ChinaCache：独立的CDN运营商，主要为门户等大型网站服务，主要提供网页加速及flash类视频点播加速n 中国联通CDNn 中国电信CDNCDN的特点 本地Cache加速：提高了企业站点（尤其含有大量图片和静态页面站点）的访问速度，并大大提高以上性质站点的稳定性 镜像服务：消除了不同运营商之间互联的瓶颈造成的影响，实现了跨运营商的网络加速，保证不同网络中的用户都能得到良好的访问质量 远程加速：远程访问用户根据DNS负载均衡技术智能自动选择Cache服务器，选择最快的Cache服务器，加快远程访问的速度 带宽优化：自动生成服务器的远程Mirror（镜像）cache服务器，远程用户访问时从cache服务器上读取数据，减少远程访问的带宽、分担网络流量、减轻原站点WEB服务器负载等功能 集群抗攻击：广泛分布的CDN节点加上节点之间的智能冗余机制，可以有效地预防黑客入侵以及降低DDoS（Distribution Denial of service，分布式拒绝服务攻击）对网站的影响，同时保证较好的服务质量CDN中的关键技术 内容发布：它借助于建立索引、缓存、流分裂、组播等技术，将内容发布到距离用户最近的边缘服务器 请求路由：它是整体性的网络负载均衡技术，通过内容路由器中的重定向机制，在多个边缘服务器间均衡用户的请求，以使用户请求得到最近内容源的响应 负载均衡：它根据内容的可用性、服务器的可用性以及用户情况，在边缘服务器上，利用应用层交换、流分裂、重定向等技术，智能地平衡负载流量 性能管理：它通过内部和外部监控系统，获取网络部件的状况信息，测量内容发布的端到端性能（如包丢失、延时、平均带宽、启动时间、帧速率等），保证网络处于最佳的运行状态评价CDN系统的性能指标 缓存命中率（Cache hit ratio）：在一定时间内，假设用户总请求次数为N，其中，用户请求内容不在边缘服务器上而需要向源服务器获取内容的请求次数为M,则H=(N-M)/N即为缓存命中率。命中率越高意味着CDN系统效率越高。用户得到的平均响应越快 保留带宽RB(Reserved bandwidth)：在一定时间内，源服务器端所使用的网络带宽。RB越小，说明CDN发挥作用越大，为源服务器节省带宽成本越多评价CDN系统的性能指标 响应时延（Latency）：指用户发出请求至得到请求响应间的时间。平均响应时延越小说明CDN性能越好，源服务器消耗带宽越小；边缘服务器利用率（Edge server utilization）：该指标测量的是边缘服务器的资源利用的程度，常用CPU利用率、I/O值大小、接受用户请求的总次数，以及存储空间比率来衡量；可靠性（Reliability）：主要是通过分组的丢包率来衡量CDN为终端用户所提供服务的可靠性。