CDN加速静态文件访问

CDN加速静态文件访问

	CDN是Content Delivery Network的缩写,意思是内容分发网络。CDN的作用是把用户需要的内容分发到离用户近的地方,这样可以使用户
	能够就近获取所需内容。	
	整个CDN系统(如图1-1所示)分为CDN源站和CDN节点,CDN源站提供CDN节点使用的数据源头,而CDN节点则部署在距离最终用户比较
	近的地方,加速用户对站点的访问。
	CDN其实就是一种网络缓存技术,能够把一些相对稳定的资源放到距离最终用户较近的机房,一方面可以节省整个广域网的带宽消耗,另外
	一方面可以提升用户的访问速度,改进用户体验。我们一般把一些相对静态的文件(例如图片、视频、JS脚本、一些页面框架)放在CDN中。

图1-1

我们通过浏览器访问一个网站的过程大致如图1-2所示。 图1-2

(1)用户向浏览器提交要访问的域名。 (2)浏览器对域名进行解析,得到域名对应的IP地址。 (3)浏览器向所得的IP地址发送请求。 (4)浏览器根据返回的数据显示网页的内容。

而在有了CDN以后,用户通过浏览器访问网站的过程会产生一些变化。如图1-3

图1-3

(1)用户向浏览器提交要访问的域名。 (2)浏览器对域名进行解析,由于CDN对域名解析过程进行了调整,所以得到的是该域名对应的CNAME记录。 (3)对CNAME再次进行解析,得到实际IP地址。在这次的解析中,会使用全局负载均衡DNS解析,也就是我们需要返回 具体IP地址,需要根据地理位置信息以及所在的ISP来确定返回的结果,这个过程才能让身处不同地域、连接不同接入商的 用户得到最适合自己访问的CDN地址,才能做到就近访问,从而提升速度。 (4)得到实际的IP地址以后,向服务器发出访问请求。 (5)CDN会根据请求的内容是否在本地缓存进行不同处理: 1)如果存在,则直接返回结果。 2)如果不存在,则CDN请求源站,获取内容,然后再返回结果。

通过这个流程,我们可以看到CDN中的几个关键技术。

全局调度

全局调度是完成用户就近访问的第一步,我们需要根据用户地域、接入运营商以及CDN机房的负载情况去调度。前面两个调度因素需要一个
尽可能精准的IP地址库,这是正确调用的前提(误识别的IP地址到地理位置的对应可能会把东北的用户调度到华南的站点去),当然,做到
100%的精确是不现实的。IP地址库的维护是一个持续和变化的过程,并且调度的策略随着CDN机房的增加也会变化。例如,我们不可能在
所有城市都设置CDN机房,假设刚开始河南整个省份没有CDN机房,可能河南靠北的城市使用天津的CDN,同时河南靠南的城市使用湖北
的CDN会比较好,而如果后来在郑州市建设了CDN机房的话,那么原来的调度策略就会修改了。CDN的负载也是调度中的一个影响因素,
举例来说,如果一个CDN机房举例你的位置比较近,但是它的负载已经很高,响应很慢,那么你的请求送到距离稍远的CDN机房反而会更快。

缓存技术

	从上面的流程中我们看到,如果用户请求的内容不在CDN中的话,CDN会回到源站去加载内容,然后返回给用户。所以,如果CDN机房的请求
命中率不高的话,那么起到的加速效果也是相对有限的。
	要提升命中率,就需要CDN机房中有尽可能全面的数据,这要求CDN机房的缓存容量要足够大,我们可以使用“内容+SSD+机械硬盘”的混合存
储方式来提升整体的缓存容量,并且我们做好冷热数据的交换,在提升命中率时也尽量降低缓存的响应时间。
	此外,当CDN的Cache没有命中要回源加载数据时,合并同样数据的请求也是一个很重要的优化,这样可以减少重复的请求,降低源站的压力。
	最后,新增、变更数据后的CDN预加载也是一个提升命中率的办法。也就是在没有请求进来时,CDN主动去加载数据,做好准备。当然这个主
动加载一般也需要源站有一个通知过来。

内容分发

	这里提到的内容分发主要是对内容全部在CDN上不用回源的数据的管理和分发,例如一些静态页面等。具体做法是在内容管理系统中进行编辑
修改后,通过分发系统分发到各个CDN的节点上。分发的效率以及对分发文件一致性、正确性的校验是需要关注的点。

带宽优化

	CDN提供了内容加速,很多请求和流量都压到了CDN上,那么如何能够比较有效地节省带宽会是一个很重要的事情,因为这直接关系到流量
成本。优化的思路是只返回必要的数据、用更好的压缩算法等。

在CDN的应用中,从传统意义上来讲,主要是把用户需要访问的内容放到离用户近的地方。可以发现大部分流量是从源站到CDN机房的流量,我们也可以利用CDN机房距离目标用户近的地点,让一些上传的工作从CDN接入,然后再从CDN传到源站 ,这一方面可以提升用户的上传速度,另一方面也很好地利用了从CDN机房到源站的上行带宽。

参考书籍 :大型网站系统与Java中间件实践

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