浅谈CDN技术

张克伟 中移铁通有限公司河北分公司

近年来随着互联网的发展，互联网用户数、互联网应用种类、网络带宽等都呈现出爆炸式的增长，对社会和人们的生活产生了巨大的影响。目前在线视频应用流量已经占据了骨干网络60%以上的带宽。宽带建设虽然也在增长，但已经远不能满足这些大流量持续占用带宽的应用对网络带宽的吞噬。

为了应对互联网流量快速增长的挑战，各运营商开始建设CDN网络，将网站的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，提高用户访问网站的响应速度，解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因所造成的用户访问网站响应速度慢的问题。

1 CDN的概念

CDN：Content Delivery Network，即内容分发网络。基本思路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环节，使内容传输的更快、更稳定。通过在网络各处放置节点服务器，部署内容网络系统，能够实时地根据网络流量和各节点的连接、负载状况以及到用户的距离和响应时间等综合信息将用户的请求重新导向离用户最近的服务节点上。其目的是使用户就近取得所需内容，解决网络拥挤的状况，提高用户的响应速度。

2 CDN构架设计特点

CDN内容网络的总体设计特点如下：

（1）通用性：支持多种内容、协议、接入网络、终端的访问加速，支持运营商自营视频业务及互联网视频。

（2）开放性：具有标准接口和内部解耦，外部对接和内部组件均开放和标准化。

（3）扁平化：边缘节点采用一级架构，可根据用户访问量及业务发展需求，进行水平、垂直扩展，增加单边缘节点服务能力。

（4）扩展性：可在现有能力的基础上扩展，支持新的业务形式、应用类型、压缩编码格式等。

（5）可管理：支持对系统运行情况进行自动监测，自动化动态调整与资源再分配，根据客户需求实现灵活的业务管理等

3 CDN工作原理

内容网络通过边缘服务节点为最终用户提供内容缓存与加速服务。根据提供服务的业务流程差异，分为Cache模式和CDN模式。Cache模式：本地调度，通过溯源中心统一回源；CDN模式：全局调度+本地调度，通过内容中心统一回源。

3.1 Cache模式

3.1.1 HTTP重定向模式：在服务节点处于Cache服务模式下，节点基于非代理工作模式。此时边缘节点等价于旁路方式部署的大文件WebCache系统。流程如下：

（1）终端向内容源发起HTTP大文件访问请求，请求被引导至边缘节点。

（2）未命中场景：

a)重定向服务器接收到终端请求，检索出内容未在本地缓存，但用户请求已达到缓存阈值，启动缓存流程。

b)重定向服务器根据预置算法，通知某台缓存服务器缓存内容并保存到本地存储。

（3）命中场景：

a)重定向服务器接收到终端请求，检索出内容已在本地缓存，向终端侧发起重定向消息。

b)用户终端向缓存服务器发起请求，获取内容。

3.1.2 DNS重定向模式：与HTTP重定向模式类似，区别在于通过DNS将域名Forward到重定向服务器，再发起域名解析请求，从而将缓存服务器地址返回给用户进行调度。

3.2 CDN模式

3.2.1 4 层 /7层模式

（1）终端请求发送至本地负载均衡设备（SLB）；

（2）SLB根据L4/L7层调度策略，得到当前为用户提供服务的缓存服务器；

（3）SLB转发终端请求到对应的缓存服务器；

（4）缓存服务器通过本地负载均衡，返回终端所请求的内容；

（5）当SLB开启DR模式时，则返回至终端的数据无需经SLB设备处理。

3.2.2 HTTP 重定向调度流程

（1）终端向发起HTTP大文件访问请求，请求被引导至边缘节点。

（2）SLB接收到终端请求，根据缓存策略，向终端侧发送HTTP 302消息，将终端重定向到相应的缓存服务器。

（3）终端收到HTTP 302重定向消息后，直接向缓存服务器的IP地址发出HTTP请求。

（4）缓存服务器检测内容是否已经缓存，如未缓存，则以代理方式向源网站发起请求，并将所请求的数据缓存到本地。

（5）缓存服务器向终端返回请求的内容。

通过以上各类描述体现出CDN当前处理互联网的价值：灵活的内容掌控力，支持流量运营和增值业务，提升各类业务用户感知，提升用户满意度和粘性，拓展百亿级业务市场，降低网络建设、维护成本，缩减千亿级网络运营成本。