web网站加速之CDN(Content Delivery Network)技术原理

在不一样地域的用户访问网站的响应速度存在差别,为了提升用户访问的响应速度、优化现有Internet中信息的流动,须要在用户和服务器间加入中间层CDN. 使用户能以最快的速度，从最接近用户的地方得到所需的信息，完全解决网络拥塞，提升响应速度，是目前大型网站使用的流行的应用方案.

1. CDN 概述

• CDN的全称是Content Delivery Network，即内容分发网络。其目的是经过在现有的Internet中增长一层新的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，使用户能够就近取得所需的内容，提升用户访问网站的响应速度。从技术上全面解决因为网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等缘由，提升用户访问网站的响应速度。

• Cache层的技术，消除数据峰值访问形成的结点设备阻塞。Cache服务器具备缓存功能，因此大部分网页对象（Web page object）,如html, htm, php等页面文件，gif,tif,png,bmp等图片文件，以及其余格式的文件，在有效期（TTL）内，对于重复的访问，没必要从原始网站从新传送文件实体, 只需经过简单的认证（Freshness Validation）- 传送几十字节的Header，便可将本地的副本直接传送给访问者。因为缓存服务器一般部署在靠近用户端，因此能得到近似局域网的响应速度，并有效减小广域带宽的消耗。不只能提升响应速度，节约带宽，对于加速Web服务器，有效减轻源服务器的负载是很是有效的。

• 根据加速对象不一样，分为 客户端加速 和 服务器加速

• 客户端加速 : Cache部署在网络出口处，把常访问的内容缓存在本地，提升响应速度和节约带宽；

• 服务器加速 : Cache部署在服务器前端，做为Web服务器的代理缓存机，提升Web服务器的性能，加速访问速度 
  若是多台Cache加速服务器且分布在不一样地域，须要经过有效地机制管理Cache网络，引导用户就近访问(好比经过DNS引导用户)，全局负载均衡流量，这是CDN内容传输网络的基本思想.

• CDN对网络的优化做用主要体如今以下几个方面 　- 解决服务器端的“第一千米”问题 　- 缓解甚至消除了不一样运营商之间互联的瓶颈形成的影响 　- 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 的工做原理

2.1. 传统访问过程(未加速缓存服务)

咱们先看传统的未加缓存服务的访问过程，以便了解CDN缓存访问方式与未加缓存访问方式的差异：

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,操做系统向 LocalDns 查询域名的ip地址.

2. LocalDns向 ROOT DNS 查询域名的受权服务器(这里假设LocalDns缓存过时)

3. ROOT DNS将域名受权dns记录回应给 LocalDns

4. LocalDns获得域名的受权dns记录后,继续向域名受权dns查询域名的ip地址

5. 域名受权dns 查询域名记录后，回应给 LocalDns

6. LocalDns 将获得的域名ip地址，回应给 用户端

7. 用户获得域名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.

2.2. CDN访问过程(使用缓存服务)

CDN网络是在用户和服务器之间增长Cache层，主要是经过接管DNS实现,将用户的请求引导到Cache上得到源服务器的数据
下面让咱们看看访问使用CDN缓存后的网站的过程：

经过上图，咱们能够了解到，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,操做系统向 LocalDns 查询域名的ip地址.

2. LocalDns向 ROOT DNS 查询域名的受权服务器(这里假设LocalDns缓存过时)

3. ROOT DNS将域名受权dns记录回应给 LocalDns

4. LocalDns获得域名的受权dns记录后,继续向域名受权dns查询域名的ip地址

5. 域名受权dns 查询域名记录后(通常是CNAME)，回应给 LocalDns

6. LocalDns 获得域名记录后,向智能调度DNS查询域名的ip地址

7. 智能调度DNS 根据必定的算法和策略(好比静态拓扑，容量等),将最适合的CDN节点ip地址回应给 LocalDns

8. LocalDns 将获得的域名ip地址，回应给 用户端

9. 用户获得域名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，以备之后使用，二方面把获取的数据返回给客户端，完成数据服务过程)

经过以上的分析咱们能够获得，为了实现对普通用户透明(使用缓存后用户客户端无需进行任何设置)访问，须要使用DNS(域名解析)来引导用户来访问Cache服务器，以实现透明的加速服务. 因为用户访问网站的第一步就是 域名解析 ,因此经过修改dns来引导用户访问是最简单有效的方式.