cnd：什么是cdn，漫畫詳解cdn加速原理
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來源：微信公眾號——漫話編程；原標題《漫話：如何給女朋友解釋什么是cdn？》
周六晚上七點多，我正在看書呢，突然女朋友跑過來問我她的ipAd去哪了，火急火燎的。
她拿到了ipAd之后就不再理我了，不過作為一個程序員，我還是比較好奇這么大的流量虎牙到底能不能扛得住，哈哈哈。于是我過去看了一下，結果看到了下面這一幕：?
但是直播竟然并沒有顯得很卡頓，禁不住說了一段話：
據(jù)了解，2018年1月，阿里云為虎牙提供了邊緣節(jié)點服務（ens）?；诎⒗镌芿ns，可以輕松地將業(yè)務模塊放到邊緣運行，在主播的推流時，實現(xiàn)就近節(jié)點進行轉碼和分發(fā)，同時支持了高并發(fā)實時彈幕的邊緣分發(fā)。在獲得網(wǎng)絡低時延的同時，減少了對中心的壓力，節(jié)省了30%以上的中心帶寬成本，并且實現(xiàn)了邊緣節(jié)點網(wǎng)絡連接小于5毫秒延時，提升了主播上行質量，以及用戶成功連接占比等數(shù)指標，有效提升了用戶觀看體驗。ens中最主要的技術就是cdn。
直播終于結束了，女朋友終于跑過來問我什么是cdn了…
什么是cdn
cdn的全稱是content delivery network，即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡。
我們都用過天貓超市，在上面買東西非常方便。天貓超市的模式是貨品先入天貓超市（后文簡稱為"貓超"）的菜鳥倉，然后由貓超統(tǒng)一派送的。
為了縮短物流的時間，可以讓消費者快速的收到貨品，菜鳥在全國各地建了本地倉庫，現(xiàn)在大多數(shù)情況下，在貓超下單，第二天都可以收到（樓主在江浙滬包郵區(qū)，其他地區(qū)可能稍有延遲）。
比如我在杭州市西湖區(qū)，下單購買了一箱零食，沒過多久就可以看到貓超已經(jīng)發(fā)貨了，發(fā)貨地址是杭州的蕭山倉，從杭州的一個區(qū)運輸?shù)搅硗庖粋€區(qū)，24小時怎么也到了。
?
貓超的配送采用的是智能倉配模式，菜鳥為天貓超市提供全國智能分倉，在商品銷售前就已經(jīng)來到距離消費者最近的倉儲基地，下單購買后，由最近的倉發(fā)貨，就近配送，速度比跨越多個省市跑過來的快多了。
我們可以在菜鳥網(wǎng)絡的官網(wǎng)上看到其全國各地的倉庫情況，我們可以看到他目前覆蓋了全國20個省份，70個城市，共有327個倉庫。這些倉庫組合在一起被稱之為"全國倉網(wǎng)"。
圖：菜鳥全國倉配網(wǎng)絡
我們在瀏覽網(wǎng)絡的時候，其實就和以上這個過程十分相似，我們訪問一個頁面的時候，會向服務器請求很多網(wǎng)絡資源，包括各種圖片、聲音、影片、文字等信息。這和我們要購買的多種貨物一樣。
就像貓超會把貨物提前存儲在菜鳥建設在全國各地的本地倉庫來減少物流時間一樣，網(wǎng)站也可以預先把內(nèi)容分發(fā)至全國各地的加速節(jié)點。這樣用戶就可以就近獲取所需內(nèi)容，避免網(wǎng)絡擁堵、地域、運營商等因素帶來的訪問延遲問題，有效提升下載速度、降低響應時間，提供流暢的用戶體驗。
?所以，"內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡"就像前面提到的"全國倉配網(wǎng)絡"一樣，解決了因分布、帶寬、服務器性能帶來的訪問延遲問題，適用于站點加速、點播、直播等場景。使用戶可就近取得所需內(nèi)容，解決 internet網(wǎng)絡擁擠的狀況，提高用戶訪問網(wǎng)站的響應速度和成功率。
有了倉配網(wǎng)絡之后，除了可以提升貨物的配送效率，還有很多其他的好處：
1、首先通過預先做好了貨物分發(fā)，使得最終貨品從出倉到消費者手中的過程是比較短的，那么同城范圍內(nèi)可選擇的配送公司就有很多選擇，除了比較大的四通一達、順豐以外，還可以選用一些小的物流公司、甚至菜鳥直接調(diào)用餓了么的蜂鳥配送也不是不可能。
cdn技術消除了不同運營商之間互聯(lián)的瓶頸造成的影響，實現(xiàn)了跨運營商的網(wǎng)絡加速，保證不同網(wǎng)絡中的用戶都能得到良好的訪問質量
2、對于倉配系統(tǒng)來說，最大的災難可能就是倉庫發(fā)生火災、水災等自然災害。如果把原來的一個集中式的大倉庫打散成多個分布式的小倉庫，分別部署在不同地區(qū)，就可以有效的減小自然災害帶來的影響。
廣泛分布的cdn節(jié)點加上節(jié)點之間的智能冗余機制，可以有效地預防黑客入侵以及降低各種ddos攻擊對網(wǎng)站的影響，同時保證較好的服務質量
cdn的基本工作過程
傳統(tǒng)快遞企業(yè)采用的配送模式，通過"商家→網(wǎng)點→分撥→分撥→網(wǎng)點→客戶"的環(huán)節(jié)進行配送。這個過程會有一些問題，如環(huán)節(jié)多、時效慢、易破損等。
上面這個過程和傳統(tǒng)網(wǎng)站的請求響應過程類似，一般經(jīng)歷以下步驟：
用戶在自己的瀏覽器中輸入要訪問的網(wǎng)站域名。
瀏覽器向本地dns服務器請求對該域名的解析。
本地dns服務器中如果緩存有這個域名的解析結果，則直接響應用戶的解析請求。
本地dns服務器中如果沒有關于這個域名的解析結果的緩存，則以迭代方式向整個dns系統(tǒng)請求解析，獲得應答后將結果反饋給瀏覽器。
瀏覽器得到域名解析結果，就是該域名相應的服務設備的ip地址 。
瀏覽器獲取ip地址之后，經(jīng)過標準的tcp握手流程，建立tcp連接。
瀏覽器向服務器發(fā)起Http請求。
服務器將用戶請求內(nèi)容傳送給瀏覽器。
經(jīng)過標準的tcp揮手流程，斷開tcp連接。
電商自建物流之后，配送模式有所變化：提前備貨將異地件轉化成同城件，省去干線環(huán)節(jié)提升時效，倉儲高自動化分揀保證快速出庫的同時也保證了分揀破損率較低。
對于用戶來說，購物過程并沒有變化，唯一的感受就是物流好像是比以前快了。所以，引入cdn之后，用戶訪問網(wǎng)站一般經(jīng)歷以下步驟：
當用戶點擊網(wǎng)站頁面上的內(nèi)容URL，先經(jīng)過本地dns系統(tǒng)解析，如果本地dns服務器沒有相應域名的緩存，則本地dns系統(tǒng)會將域名的解析權交給cnAme指向的cdn專用dns服務器。
cdn的dns服務器將cdn的全局負載均衡設備ip地址返回給用戶。
用戶向cdn的全局負載均衡設備發(fā)起URL訪問請求。
cdn全局負載均衡設備根據(jù)用戶ip地址，以及用戶請求的URL，選擇一臺用戶所屬區(qū)域的區(qū)域負載均衡設備，并將請求轉發(fā)到此設備上。
基于以下這些條件的綜合分析之后，區(qū)域負載均衡設備會選擇一個最優(yōu)的緩存服務器節(jié)點，并從緩存服務器節(jié)點處得到緩存服務器的ip地址，最終將得到的ip地址返回給全局負載均衡設備：
根據(jù)用戶ip地址，判斷哪一個邊緣節(jié)點距用戶最近；
根據(jù)用戶所請求的URL中攜帶的內(nèi)容名稱，判斷哪一個邊緣節(jié)點上有用戶所需內(nèi)容；
查詢各個邊緣節(jié)點當前的負載情況，判斷哪一個邊緣節(jié)點尚有服務能力。
全局負載均衡設備把服務器的ip地址返回給用戶。
用戶向緩存服務器發(fā)起請求，緩存服務器響應用戶請求，將用戶所需內(nèi)容傳送到用戶終端。如果這臺緩存服務器上并沒有用戶想要的內(nèi)容，而區(qū)域均衡設備依然將它分配給了用戶，那么這臺服務器就要向它的上一級緩存服務器請求內(nèi)容，直至追溯到網(wǎng)站的源服務器將內(nèi)容拉到本地。
圖：華為云全站加速示意圖
cdn全局負載均衡設備與cdn區(qū)域負載均衡設備根據(jù)用戶ip地址，將域名解析成相應節(jié)點中緩存服務器的ip地址，實現(xiàn)用戶就近訪問，從而提高服務端響應內(nèi)容的速度。
cdn的組成
前面我們說過，一個倉配網(wǎng)絡是由多個倉庫組成的，同理，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡（cdn）是由多個節(jié)點組成的。一般來講，cdn網(wǎng)絡主要由中心節(jié)點、邊緣節(jié)點兩部分構成。
下載加速場景圖
中心節(jié)點
中心節(jié)點包括cdn網(wǎng)管中心和全局負載均衡dns重定向解析系統(tǒng)，負責整個cdn網(wǎng)絡的分發(fā)及管理。
邊緣節(jié)點
cdn邊緣節(jié)點主要指異地分發(fā)節(jié)點，由負載均衡設備、高速緩存服務器兩部分組成。
負載均衡設備負責每個節(jié)點中各個cache的負載均衡，保證節(jié)點的工作效率；同時還負責收集節(jié)點與周圍環(huán)境的信息，保持與全局負載均衡dns的通信，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的負載均衡。
高速緩存服務器（cache）負責存儲客戶網(wǎng)站的大量信息，就像一個靠近用戶的網(wǎng)站服務器一樣響應本地用戶的訪問請求。通過全局負載均衡dns的控制，用戶的請求被透明地指向離他最近的節(jié)點，節(jié)點中cache服務器就像網(wǎng)站的原始服務器一樣，響應終端用戶的請求。因其距離用戶更近，故其響應時間才更快。
中心節(jié)點就像倉配網(wǎng)絡中負責貨物調(diào)配的總倉，而邊緣節(jié)點就是負責存儲貨物的各個城市的本地倉庫。
目前，主要由很多提供cdn服務的云廠商在各地部署了很多個cdn節(jié)點，拿阿里云舉例，我們可以在阿里云的官網(wǎng)上了解到：阿里云在全球擁有2500+節(jié)點。中國大陸擁有2000+節(jié)點，覆蓋34個省級區(qū)域，大量節(jié)點位于省會等一線城市。海外和港澳臺擁有500+節(jié)[韓國cn2服務器]點，覆蓋70多個國家和地區(qū)。
圖：阿里云在中國大陸的cdn節(jié)點的分布情況
有了如上圖的阿里云在中國大陸的cdn節(jié)點的分布之后（這是不是也和我們前面看到的那張菜鳥網(wǎng)絡的全國倉網(wǎng)很像），一個在杭州的電信網(wǎng)絡用戶，訪問某個部署在阿里云上面的網(wǎng)站時，獲取到的一些資源，如頁面上的某個圖片、某段影片或者某些文字，可能就是該網(wǎng)站預先分發(fā)到浙江的某個移動cdn存儲節(jié)點提供的，這樣就可以大大的減少網(wǎng)站的響應時間。
cdn相關技術
首先我們想一下，要想建設一個龐大的倉配網(wǎng)絡都需要考慮哪些問題，需要哪些技術手段呢？
筆者認為主要是四個重要關注的點，分別是：
1、如何妥善的將貨物分發(fā)到各個城市的本地倉。
2、如何妥善的各個本地倉存儲貨物。
3、如何根據(jù)用戶的收貨地址，智能的匹配出應該優(yōu)先從哪個倉庫發(fā)貨，選用哪種物流方式等。
4、對于整個倉配系統(tǒng)如何進行管理，如整體貨物分發(fā)的精確度、倉配的時效性、發(fā)貨地的匹配度等。
圖：菜鳥倉庫智能機器人分揀貨物
這其實和cdn中最重要的四大技術不謀而合，那就是內(nèi)容發(fā)布、內(nèi)容存儲、內(nèi)容路由以及內(nèi)容管理等。
內(nèi)容發(fā)布
它借助于建立索引、緩存、流分裂、組播（multicast）等技術，將內(nèi)容發(fā)布或投遞到距離用戶最近的遠程服務點（pop）處。
內(nèi)容存儲
對于cdn系統(tǒng)而言，需要考慮兩個方面的內(nèi)容存儲問題。一個是內(nèi)容源的存儲，一個是內(nèi)容在 cache節(jié)點中的存儲。
內(nèi)容路由
它是整體性的網(wǎng)絡負載均衡技術，通過內(nèi)容路由器中的重定向（dns）機制，在多個遠程pop上均衡用戶的請求，以使用戶請求得到最近內(nèi)容源的響應。
內(nèi)容管理
它通過內(nèi)部和外部監(jiān)控系統(tǒng)，獲取網(wǎng)絡部件的狀況信息，測量內(nèi)容發(fā)布的端到端性能（如包丟失、延時、平均帶寬、啟動時間、幀速率[虛擬香港云主機]等），保證網(wǎng)絡處于最佳的運行狀態(tài)。
香港服務器到底好不好用
香港服務器好用嗎?香港服務器是屬于海外主機里銷量和口碑一直都屬于比較好的機器。為什么會有那么所大陸運營商選擇香港主機卻沒有選擇大陸主機呢?
香港主機的優(yōu)勢在哪里呢?
線路優(yōu)勢：香港主機不會存在國內(nèi)電信和聯(lián)通互聯(lián)不互通的情況。香港大多線路均是采用國際BGP線路在訪問線路上是有保障的。
國際業(yè)務優(yōu)勢：香港地區(qū)的國際出口還是比較多的，[服務器丟包]國際帶寬資源充足是特別適合做全球貿(mào)易業(yè)務的。
備案優(yōu)勢：香港主機雖然緊挨大陸，但是在備案政策上卻與大陸不一樣，香港區(qū)域的主機是不需要備案即可使用的。所以在備案上可以為大家節(jié)省不少的時間。
防御優(yōu)勢：香港機房既具備有大帶寬優(yōu)勢，也具備有超高防御性能的防火墻，再加上技術人員會根據(jù)攻擊情況會有相應的策略調(diào)控。所以使用香港高防還是比較安全[美國空間代購]的哦。
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