CDN工作机制和负载均衡

定义：

　　 cdn 即内容分布网络，（content delivery netwrok） ，是构筑在现有internet上的一种先进的流量分配网络，其目的是通过在现有的internet中增加一层新的网络架构，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相应速度。有别于镜像，但是比镜像更智能，可以做个比喻：

cdn = 镜像(mirror)  + 缓存(cache) + 整体负载均衡(gslb) ， 所以，cdn 可以明显提高网络中的信息流动的效率。

     目前cdn 都以缓存网站中的静态数据为主，如css，js ，图片和静态页面等数据，运营商的宽带电视网络除外，以移动为例，移动的宽带电视cdn,则是以节目资源为主。  用户在从主站服务器请求到动态内容后，再从cdn 下载这些缓存数据，从而加速网页数据内容的下载速度，比如淘宝。90%以上的数据都是由cdn 来提供的。

  cnd 达到的要求：

 可扩展性：　　

　　　性能可扩展： 为应对新增的大量数据，用户和事务的扩展能力。

           成本可扩展：用低廉的运营成本提供动态的服务能力和高质量的内容分发。

安全性：

           强调提供物理设备，网络，软件，数据和服务过程的安全性(趋势) 减少因为ddos 攻击或者其他恶意行为造成的商业网站业务中断

可靠，相应和执行性：

           服务可用性指能够处理可能的故障和用户体验下降的问题，通过负载均衡及时提供网络的容错机制。

cdn 架构： 

web 请求过程

如果是访问某个静态文件 如css，这个静态文件的地址比如是www.baidu.com。则会首先向local dns 服务器发起请求，经过迭代解析后，会回到这个域名的注册服务器去解析，一般公司都会有一个dns解析服务器，这时这个dns 服务器通常会把它重新cname 解析到另外一个域名，而这个域名最终会被指向cdn 全局中的dns 负载均衡器，再由这个gtm 来最终分配是哪个地方的访问用户，返回给离这个访问用户最近的cdn节点。拿到dns 解析结果，用户就会直接去这个cdn节点访问这个静态文件了 。如果这个节点中所请求的文件不存在，就会再回到源站去获取这个文件，然后再返回给用户。

负载均衡：

 负载均衡就(load balance) 就是对工作任务进行平衡，分摊到多个操作单元，服务器上进行执行吗，比如专门的图片服务器，应用服务器，web服务器等，共同完成工作任务，它可以提高服务器响应速度以及利用效率，避免软件或者硬件的模块出现单点失效，解决网络拥塞问题，实现地理位置的无关联性，提供较为一致的访问质量，是分布式系统的精髓所在。

三种负载均衡的架构： 

链路负载均衡，集群负载均衡，操作系统负载均衡。

链路负载均衡： 

 即通过dns 解析成不同的ip，然后用户通过ip 来访问不同的目标服务器。这种负载均衡是由dns的解析来完成的，用户最终访问哪个web服务器是由dns server来控制的，在这里就是下面的global dns server来动态解析域名服务，这种dns 解析的有点是用户会直接访问目标服务器，不需要经过其他代理的服务器，速度快，但是因为dns 在用户本地和local dns server 都有缓存，如果某台web服务器挂了，那么就很难及时更新用户的域名解析结构。如果用户域名没有更新，那么就会无法访问该域名。

  

集群负载均衡：

 集群负载是另外一种常见的负载均衡方式，它一般分为硬件负载和软件负载，硬件负载使用一台专门的硬件设备来进行请求的转发，如图，恰恰硬件负载均衡的关键就是这台转发请求的设备，这是一台非常昂贵的设备，通常为了安全需要，一主一备，优点是性能非常好，缺点就是非常昂贵，一般公司是用不起的，而且当访问量突然增大超出服务器极限的时候，不能进行动态的扩容。

硬件负载均衡

软件负载均衡： 这是使用最普遍的一种方式，使用成本非常低，直接使用简单的pc 就可以搭建，当然缺点就是一般一次访问请求需要经过多次代理服务器，会增加网络的延时，如图。上面两台lvs，使用四层负载均衡， 即在网络层利用ip地址进行地址转发，下面三台使用haproxy 进行七层负载，可以根据访问用户的http请求头进行负载均衡，比如可以根据不同的url 来将请求转发到特定的机器或者根据用户的cookie信息来指定访问的机器。

操作系统负载均衡:

    就是利用操作系统级别的软中断或者硬件中断来达到负载均衡，比如设置多队列的网卡等，来实现。

cdn 动态加速：

cdn 动态加速技术也是当前比较流行的一种优化技术，它的技术原理就是在cdn 的dns 解析中通过动态的链路探测来寻找回源最好的一条路径，然后通过dns的调度，将所有请求调度到选定的这条路径上回源，从而加速访问效率，如图.由于cdn 是遍布全国的，所以用户接入一个cdn 节点后，可以选择一条从离用户最近的cdn 节点到源站链路最好的路径让用户走，一个简单的原则就是在每个cdn 节点上从源站下载一个一定大小的文件，看哪个链路的总耗时最短，这样可以构成一个链路列表，然后绑定到dns 解析上，更新到local dns ，当然，是否走这个链路并不一定根据耗时这个唯一条件，有时也要考虑网络成本，比如走该节点可以节约5ms，但是网络带宽成本却增加了很多，还有其他网络链路的安全等等的因素也要考虑。