張克偉 中移鐵通有限公司河北分公司

近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用種類、網(wǎng)絡(luò)帶寬等都呈現(xiàn)出爆炸式的增長，對(duì)社會(huì)和人們的生活產(chǎn)生了巨大的影響。目前在線視頻應(yīng)用流量已經(jīng)占據(jù)了骨干網(wǎng)絡(luò)60%以上的帶寬。寬帶建設(shè)雖然也在增長，但已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足這些大流量持續(xù)占用帶寬的應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的吞噬。

為了應(yīng)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)流量快速增長的挑戰(zhàn)，各運(yùn)營商開始建設(shè)CDN網(wǎng)絡(luò)，將網(wǎng)站的內(nèi)容發(fā)布到最接近用戶的網(wǎng)絡(luò)邊緣，使用戶可以就近取得所需的內(nèi)容，提高用戶訪問網(wǎng)站的響應(yīng)速度，解決由于網(wǎng)絡(luò)帶寬小、用戶訪問量大、網(wǎng)點(diǎn)分布不均等原因所造成的用戶訪問網(wǎng)站響應(yīng)速度慢的問題。

1 CDN的概念

CDN：Content Delivery Network，即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)?；舅悸肥潜M可能避開互聯(lián)網(wǎng)上有可能影響數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性的環(huán)節(jié)，使內(nèi)容傳輸?shù)母?、更穩(wěn)定。通過在網(wǎng)絡(luò)各處放置節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，部署內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和各節(jié)點(diǎn)的連接、負(fù)載狀況以及到用戶的距離和響應(yīng)時(shí)間等綜合信息將用戶的請(qǐng)求重新導(dǎo)向離用戶最近的服務(wù)節(jié)點(diǎn)上。其目的是使用戶就近取得所需內(nèi)容，解決網(wǎng)絡(luò)擁擠的狀況，提高用戶的響應(yīng)速度。

2 CDN構(gòu)架設(shè)計(jì)特點(diǎn)

CDN內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：

（1）通用性：支持多種內(nèi)容、協(xié)議、接入網(wǎng)絡(luò)、終端的訪問加速，支持運(yùn)營商自營視頻業(yè)務(wù)及互聯(lián)網(wǎng)視頻。

（2）開放性：具有標(biāo)準(zhǔn)接口和內(nèi)部解耦，外部對(duì)接和內(nèi)部組件均開放和標(biāo)準(zhǔn)化。

（3）扁平化：邊緣節(jié)點(diǎn)采用一級(jí)架構(gòu)，可根據(jù)用戶訪問量及業(yè)務(wù)發(fā)展需求，進(jìn)行水平、垂直擴(kuò)展，增加單邊緣節(jié)點(diǎn)服務(wù)能力。

（4）擴(kuò)展性：可在現(xiàn)有能力的基礎(chǔ)上擴(kuò)展，支持新的業(yè)務(wù)形式、應(yīng)用類型、壓縮編碼格式等。

（5）可管理：支持對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測，自動(dòng)化動(dòng)態(tài)調(diào)整與資源再分配，根據(jù)客戶需求實(shí)現(xiàn)靈活的業(yè)務(wù)管理等

3 CDN工作原理

內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)通過邊緣服務(wù)節(jié)點(diǎn)為最終用戶提供內(nèi)容緩存與加速服務(wù)。根據(jù)提供服務(wù)的業(yè)務(wù)流程差異，分為Cache模式和CDN模式。Cache模式：本地調(diào)度，通過溯源中心統(tǒng)一回源；CDN模式：全局調(diào)度+本地調(diào)度，通過內(nèi)容中心統(tǒng)一回源。

3.1 Cache模式

3.1.1 HTTP重定向模式：在服務(wù)節(jié)點(diǎn)處于Cache服務(wù)模式下，節(jié)點(diǎn)基于非代理工作模式。此時(shí)邊緣節(jié)點(diǎn)等價(jià)于旁路方式部署的大文件WebCache系統(tǒng)。流程如下：

（1）終端向內(nèi)容源發(fā)起HTTP大文件訪問請(qǐng)求，請(qǐng)求被引導(dǎo)至邊緣節(jié)點(diǎn)。

（2）未命中場景：

a)重定向服務(wù)器接收到終端請(qǐng)求，檢索出內(nèi)容未在本地緩存，但用戶請(qǐng)求已達(dá)到緩存閾值，啟動(dòng)緩存流程。

b)重定向服務(wù)器根據(jù)預(yù)置算法，通知某臺(tái)緩存服務(wù)器緩存內(nèi)容并保存到本地存儲(chǔ)。

（3）命中場景：

a)重定向服務(wù)器接收到終端請(qǐng)求，檢索出內(nèi)容已在本地緩存，向終端側(cè)發(fā)起重定向消息。

b)用戶終端向緩存服務(wù)器發(fā)起請(qǐng)求，獲取內(nèi)容。

3.1.2 DNS重定向模式：與HTTP重定向模式類似，區(qū)別在于通過DNS將域名Forward到重定向服務(wù)器，再發(fā)起域名解析請(qǐng)求，從而將緩存服務(wù)器地址返回給用戶進(jìn)行調(diào)度。

3.2 CDN模式

3.2.1 4 層 /7層模式

（1）終端請(qǐng)求發(fā)送至本地負(fù)載均衡設(shè)備（SLB）；

（2）SLB根據(jù)L4/L7層調(diào)度策略，得到當(dāng)前為用戶提供服務(wù)的緩存服務(wù)器；

（3）SLB轉(zhuǎn)發(fā)終端請(qǐng)求到對(duì)應(yīng)的緩存服務(wù)器；

（4）緩存服務(wù)器通過本地負(fù)載均衡，返回終端所請(qǐng)求的內(nèi)容；

（5）當(dāng)SLB開啟DR模式時(shí)，則返回至終端的數(shù)據(jù)無需經(jīng)SLB設(shè)備處理。

3.2.2 HTTP 重定向調(diào)度流程

（1）終端向發(fā)起HTTP大文件訪問請(qǐng)求，請(qǐng)求被引導(dǎo)至邊緣節(jié)點(diǎn)。

（2）SLB接收到終端請(qǐng)求，根據(jù)緩存策略，向終端側(cè)發(fā)送HTTP 302消息，將終端重定向到相應(yīng)的緩存服務(wù)器。

（3）終端收到HTTP 302重定向消息后，直接向緩存服務(wù)器的IP地址發(fā)出HTTP請(qǐng)求。

（4）緩存服務(wù)器檢測內(nèi)容是否已經(jīng)緩存，如未緩存，則以代理方式向源網(wǎng)站發(fā)起請(qǐng)求，并將所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)緩存到本地。

（5）緩存服務(wù)器向終端返回請(qǐng)求的內(nèi)容。

通過以上各類描述體現(xiàn)出CDN當(dāng)前處理互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值：靈活的內(nèi)容掌控力，支持流量運(yùn)營和增值業(yè)務(wù)，提升各類業(yè)務(wù)用戶感知，提升用戶滿意度和粘性，拓展百億級(jí)業(yè)務(wù)市場，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、維護(hù)成本，縮減千億級(jí)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本。