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如何通过CDN实现网站内容的快速分发?

CDN通过在多个地理位置分散的服务器上缓存内容,将用户请求定向到最近的服务器,加快内容传输速度。

CDN实现原理

如何通过CDN实现网站内容的快速分发?  第1张

概述

CDN(Content Delivery Network,内容分发网络)是一种构建在现有网络基础之上的智能虚拟网络,它主要依靠部署在各地的边缘服务器,通过中心平台的负载均衡、内容分发和调度等功能模块,使用户能够就近获取所需内容,从而降低网络拥塞,提高用户访问响应速度和命中率,CDN的核心包括内容存储和分发技术,其目的是改善互联网的服务质量,通俗地说就是提高访问速度。

工作原理

1、域名解析与CNAME记录

当用户使用域名访问一个站点时,浏览器会首先对域名进行解释,然后通过DNS解析得到目的主机的IP地址。

在应用CDN之后,DNS返回的不再是IP地址,而是一个CNAME别名记录,指向CDN的全局负载均衡系统。

2、全局负载均衡系统

本地DNS会向负载均衡系统发送请求,进入CDN的全局负载均衡系统进行智能调度。

负载均衡系统会根据用户的IP地址查找地理位置,找到相对最近的边缘节点。

检查用户所在的运营商网络,寻找相同网络的边缘节点。

评估边缘节点的负载情况,选择负载较轻的节点。

考虑节点的“健康状况”、服务能力、带宽和响应时间等其他因素。

3、缓存代理系统

缓存系统是CDN的另一个关键组成部分,会有选择地缓存那些最常用的资源。

衡量CDN服务质量的指标包括命中率(用户访问的资源恰好在缓存系统中可以直接返回)和回源率(缓存中没有必须回源站取)。

缓存系统可以划分出层次,分为一级缓存节点和二级缓存节点,一级缓存配置较高,直连源站,二级缓存配置较低,直连用户。

回源时,二级缓存只找一级缓存,一级缓存没有才回源站,这样可以有效减少真正的回源次数。

核心技术组件

1、Squid代理Web缓存服务器

CDN服务商会返回一个URL给源站,如https://aliyun.cdn.com/xxx/main.js。

用户访问时,实际上走的请求是通过CDN的服务器处理的,阿里云在全国部署了大量的服务器,组成一张庞大的计算机集群网,使得各个地方的用户附近都至少有一台可访问的服务器。

2、计算机集群

为了提升执行性能,CDN通常使用由多台服务器组成的计算机集群来提供服务,这些服务器通过松散集成的软件或硬件连接起来,共同完成某一项任务。

3、智能DNS

智能DNS在域名解析过程中承担了中间人的角色,这是CDN实现的关键,通过智能DNS,可以根据用户的地理位置和网络状况,选择最优的服务器节点进行响应。

CDN通过构建全国乃至全球级别的专网,让用户就近访问专网里的边缘节点,降低了传输延迟,实现了网站加速,通过负载均衡系统智能调度边缘节点提供服务,相当于CDN服务的大脑,而缓存系统则相当于CDN的心脏,缓存命中直接返回给用户,否则回源。

原理阶段 描述
内容存储 1. 原始内容存储在CDN的源站(如网站服务器)。
2. CDN边缘节点(分发节点)存储内容的副本。
域名解析 1. 用户访问网站时,输入域名请求内容。
2. 域名解析系统将域名解析为CDN的边缘节点IP地址。
智能调度 1. CDN智能调度系统根据用户地理位置、网络状况等因素,选择最合适的边缘节点提供服务。
缓存 1. 边缘节点缓存用户请求的内容,以便快速响应后续相同内容的请求。
内容分发 1. 边缘节点从缓存中取出用户请求的内容,并返回给用户。
内容更新 1. 当源站内容更新时,CDN会定期同步更新边缘节点的缓存内容。
安全防护 1. CDN提供DDoS攻击防护、Web应用防火墙等功能,保障网站安全。
统计分析 1. CDN对用户访问行为进行统计分析,为优化网络结构和内容提供依据。

通过以上阶段,CDN能够实现快速、稳定的内容分发,提高用户体验,降低源站负载,同时保证网站安全。

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