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CDN原理加速解析

2019年10月29日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论
cdn概念
cdn全称叫做“content delivery network”,中文叫内容分发网络。
 
原理分析
我们知道,当我们使用域名访问某一个网站时,实际上就是将请求包(以http请求为例)通过网络传输给某台服务器,比如访问“www.baidu.com”时:
 
首先解析出该域名所对应的ip地址(dns域名解析)
然后将http请求包通过网络路由到ip地址所对应的服务器
 
 
我们通常说“服务器的ip地址”,这其实不太准确,ip地址是和网卡绑定的,一个服务器可以有多个网卡,也就是可能有多个ip地址。
 
我们先来看第一步:域名解析
域名解析
解析域名分为两种:
 
将一个域名解析为一个ip地址
将一个域名解析为另外一个域名
 
其实解析思路不难,我们在域名服务商购买了一个域名之后,需要去映射一个ip地址,可以用map来表示这个关系:{域名:ip}。
同时我们也可以给某个域名取一个别名,比如“www.baidu.com”取一个别名“test.baidu.com”,这种关系也可以用map来表示:{域名:别名}。这里的别名专业一点叫做cname,相信大家对这个词有点眼熟,它就是这个意思。
而域名解析,实际上就是解析出指定域名所对应的ip地址,或者该域名的一个cname。
而域名解析是由dns系统来负责的,dns服务接受外部请求,从请求里提取域名,
 
如果这个域名对应的是ip地址,则返回这个ip地址,
如果这个域名对应的是cname,则继续查找cname域名的ip地址,然后将该地址返回给请求发送者。
 
请求发送者拿到ip地址之后,完成真正的请求调用。
实际上dns系统是非常庞大的,这里不去多将,大家把它当作一个黑盒子,这个盒子的作用就是上文所描述的,这里用一个简单的图来表示一下。
没有cname的情况:
图片

有cname的情况:
图片

特别注意:在有cname的情况下,我们可以发现,cname实际上在域名解析的过程中承担了中间人(或者说代理)的角色,这是cdn实现的关键。
 
cdn原理
首先cdn是为了改善互联网的服务质量的**。**通俗一点说其实就是提高访问速度。
假设百度网站现在只有一台服务器,现在有一个人在上海访问百度,如果该服务器也在上海,那么通常来说访问比较快,如果该服务器在拉萨,那么相对而言访问就比较慢了。那么这个问题的根本原因是网络传输是依赖于网线的,网线越长,那么时间肯定就越久。
那么怎么解决这个问题呢?其实思路很简单,百度在全国各地都部署一模一样的服务器就行了,专业一点叫冗余。
思路很简单,但实现还是比较麻烦的,服务器上的资源分为两种:静态资源与动态资源。
 
静态资源:这种资源通常是很少变动的,比如图片,视频,css,javascript等等
动态资源:这种资源不同用户不同时刻访问通常是不一样的,比入php、jsp等等。
 
那么如果百度要在全国各地都部署服务器,如果说每个服务器上都有相同的动态资源,那么可能还需要配置相应的数据库,因为动态资源所记录的信息通常会存储在数据库中,那么这就涉及到了数据同步等等问题,这会导致成本很高,这种做法专业一点其实就是**集群,而目前来说集群架构最多是三地五中心,**不是说全国多地集群不可能,主要是成本太高。
 
 
那么有没有成本比较低的方式呢,有,就是在每个服务器上只部署静态资源,静态资源通常不涉及到数据库,所以成本也比较低,而且也能提高用户的访问速度。
到这里,介绍了cdn想要达到的目的,那么怎么达到这个目的呢?
现在如果要比较cdn系统,我们可以考虑两点:
 
1.cdn系统中存储静态资源服务器的性能以及网速怎么样。
2.cdn系统中全国甚至全球范围内服务器节点的数量以及部署情况。
 
第一点很好理解,第二点大家应该也能理解了,如果静态资源的服务器节点很多,能够让每个用户在访问这些静态资源时都不用“跑很远的路程”才能获取到,那么自然这是cdn系统的优点。
有公司看到了这种需求,所以现在其实有很多cdn供应商,比如阿里,腾讯等等都有自己的cdn服务。只要你自己的系统接入了这些大厂所提供的cdn服务,你把自己的静态资源传给cdn服务,那么这些静态资源将自动的分布到全世界各地去。
好,那么现在的问题是,用户在访问静态资源时也是通过域名来访问的,域名会被解析成某一个ip地址,关键的问题就是,dns系统怎么在做域名解析时,解析出来一个离用户最近的一个ip地址呢。
普通的dns系统是做不到的,需要一个特殊的dns服务器,这个特殊dns需要知道
 
用户当前所在位置
还需要知道用户现在访问的这个域名对应哪些ip地址,以及这个ip地址分别在哪?
 
对于第一个问题好解决,直接从用户请求里提取出用户的ip地址,比如这个ip地址被解析为北京电信、上海移动等等。
第二个问题由谁来解决,我们现在考虑的是cdn,cdn提供商肯定知道他们公司在哪些地方部署了机器以及它们的ip地址,所以这个问题只能有cdn提供商来解决,cdn提供商会提供这个特殊的dns服务器,我们叫做 cdn专用dns服务器。
这样的话,只要用户在使用某个域名访问静态资源时,如果用户直接配置自己电脑的dns地址为cdn专用dns服务器。那么自然解决了问题,但是我们需要考虑的时,我们不能要求世界上所有的用户都去修改自己电脑的dns地址。所以这个时候就要利用dns中的cname了。
用户使用某个域名来访问静态资源时(这个域名在阿里cdn服务中叫做“加速域名”),比如这个域名为“image.baidu.com”,它对应一个cname,叫做“cdn.ali.com”,那么普通dns服务器(区别cdn专用dns服务器)在解析“image.baidu.com”时,会先解析成“cdn.ali.com”,普通dns服务器发现该域名对应的也是一个dns服务器,那么会将域名解析工作转交给该dns服务器,该dns服务器就是cdn专用dns服务器。cdn专用dns服务器对“cdn.ali.com”进行解析,然后依据服务器上记录的所有cdn服务器地址信息,选出一个离用户最近的一个cdn服务器地址,并返回给用户,用户即可访问离自己最近的一台cdn服务器了。
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