CDN原理加速解析

CDN概念

CDN全称叫做“Content Delivery Network”，中文叫内容分发网络。

 

原理分析

我们知道，当我们使用域名访问某一个网站时，实际上就是将请求包（以Http请求为例）通过网络传输给某台服务器，比如访问“www.baidu.com”时：

 

首先解析出该域名所对应的IP地址(DNS域名解析)

然后将Http请求包通过网络路由到IP地址所对应的服务器

 

 

我们通常说“服务器的IP地址”，这其实不太准确，IP地址是和网卡绑定的，一个服务器可以有多个网卡，也就是可能有多个IP地址。

 

我们先来看第一步：域名解析

域名解析

解析域名分为两种：

 

将一个域名解析为一个IP地址

将一个域名解析为另外一个域名

 

其实解析思路不难，我们在域名服务商购买了一个域名之后，需要去映射一个IP地址，可以用Map来表示这个关系：{域名：IP}。

同时我们也可以给某个域名取一个别名，比如“www.baidu.com”取一个别名“test.baidu.com”，这种关系也可以用Map来表示：{域名：别名}。这里的别名专业一点叫做CNAME，相信大家对这个词有点眼熟，它就是这个意思。

而域名解析，实际上就是解析出指定域名所对应的IP地址，或者该域名的一个CNAME。

而域名解析是由DNS系统来负责的，DNS服务接受外部请求，从请求里提取域名，

 

如果这个域名对应的是IP地址，则返回这个IP地址，

如果这个域名对应的是CNAME，则继续查找CNAME域名的IP地址，然后将该地址返回给请求发送者。

 

请求发送者拿到IP地址之后，完成真正的请求调用。

实际上DNS系统是非常庞大的，这里不去多将，大家把它当作一个黑盒子，这个盒子的作用就是上文所描述的，这里用一个简单的图来表示一下。

没有CNAME的情况：

有CNAME的情况：

特别注意：在有CNAME的情况下，我们可以发现，CNAME实际上在域名解析的过程中承担了中间人（或者说代理）的角色，这是CDN实现的关键。
 

CDN原理

首先CDN是为了改善互联网的服务质量的**。**通俗一点说其实就是提高访问速度。

假设百度网站现在只有一台服务器，现在有一个人在上海访问百度，如果该服务器也在上海，那么通常来说访问比较快，如果该服务器在拉萨，那么相对而言访问就比较慢了。那么这个问题的根本原因是网络传输是依赖于网线的，网线越长，那么时间肯定就越久。

那么怎么解决这个问题呢？其实思路很简单，百度在全国各地都部署一模一样的服务器就行了，专业一点叫冗余。

思路很简单，但实现还是比较麻烦的，服务器上的资源分为两种：静态资源与动态资源。

 

静态资源：这种资源通常是很少变动的，比如图片，视频，css，javascript等等

动态资源：这种资源不同用户不同时刻访问通常是不一样的，比入php、jsp等等。

 

那么如果百度要在全国各地都部署服务器，如果说每个服务器上都有相同的动态资源，那么可能还需要配置相应的数据库，因为动态资源所记录的信息通常会存储在数据库中，那么这就涉及到了数据同步等等问题，这会导致成本很高，这种做法专业一点其实就是**集群，而目前来说集群架构最多是三地五中心，**不是说全国多地集群不可能，主要是成本太高。

 

 

那么有没有成本比较低的方式呢，有，就是在每个服务器上只部署静态资源，静态资源通常不涉及到数据库，所以成本也比较低，而且也能提高用户的访问速度。

到这里，介绍了CDN想要达到的目的，那么怎么达到这个目的呢?

现在如果要比较CDN系统，我们可以考虑两点：

 

1.CDN系统中存储静态资源服务器的性能以及网速怎么样。

2.CDN系统中全国甚至全球范围内服务器节点的数量以及部署情况。

 

第一点很好理解，第二点大家应该也能理解了，如果静态资源的服务器节点很多，能够让每个用户在访问这些静态资源时都不用“跑很远的路程”才能获取到，那么自然这是CDN系统的优点。

有公司看到了这种需求，所以现在其实有很多CDN供应商，比如阿里，腾讯等等都有自己的CDN服务。只要你自己的系统接入了这些大厂所提供的CDN服务，你把自己的静态资源传给CDN服务，那么这些静态资源将自动的分布到全世界各地去。

好，那么现在的问题是，用户在访问静态资源时也是通过域名来访问的，域名会被解析成某一个IP地址，关键的问题就是，DNS系统怎么在做域名解析时，解析出来一个离用户最近的一个IP地址呢。

普通的DNS系统是做不到的，需要一个特殊的DNS服务器，这个特殊DNS需要知道

 

用户当前所在位置

还需要知道用户现在访问的这个域名对应哪些IP地址，以及这个IP地址分别在哪?

 

对于第一个问题好解决，直接从用户请求里提取出用户的ip地址，比如这个ip地址被解析为北京电信、上海移动等等。

第二个问题由谁来解决，我们现在考虑的是CDN，CDN提供商肯定知道他们公司在哪些地方部署了机器以及它们的IP地址，所以这个问题只能有CDN提供商来解决，CDN提供商会提供这个特殊的DNS服务器，我们叫做 CDN专用DNS服务器。

这样的话，只要用户在使用某个域名访问静态资源时，如果用户直接配置自己电脑的DNS地址为CDN专用DNS服务器。那么自然解决了问题，但是我们需要考虑的时，我们不能要求世界上所有的用户都去修改自己电脑的DNS地址。所以这个时候就要利用DNS中的CNAME了。

用户使用某个域名来访问静态资源时（这个域名在阿里CDN服务中叫做“加速域名”），比如这个域名为“image.baidu.com”，它对应一个CNAME，叫做“cdn.ali.com”，那么普通DNS服务器（区别CDN专用DNS服务器）在解析“image.baidu.com”时，会先解析成“cdn.ali.com”，普通DNS服务器发现该域名对应的也是一个DNS服务器，那么会将域名解析工作转交给该DNS服务器，该DNS服务器就是CDN专用DNS服务器。CDN专用DNS服务器对“cdn.ali.com”进行解析，然后依据服务器上记录的所有CDN服务器地址信息，选出一个离用户最近的一个CDN服务器地址，并返回给用户，用户即可访问离自己最近的一台CDN服务器了。

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