CDN

简介：CDN(Content Delivery Network),内容分发网络。CDN是 构建在网络之上的内容分发网络，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、调度等功能模块，使用户就近获取所需内容，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度和命中率，CDN的关键技术是内容存储和分发技术。

基本原理：

        广泛采用各种缓存服务器，将这些缓存服务器分布到用户访问相对集中地地区或者网络中，在用户访问网站的时候，利用全局负载均衡技术将用户的访问指向距离最近的工作正常的缓存服务器上，由缓存服务器直接响应用户请求。

基本思路：

        尽可能的避开互联网上可能影响数据传输速度和稳定性的瓶颈和环节，是内容传输的更快、更稳定。通过在网络各处放置节点服务器所构成的在现有的互联网基础之上的一层智能虚拟网络，CDN可以实时的根据网络流量和各节点的连接、负载状况以及到用户的距离和相应的时间等综合信息，将用户的请求重新导向离用户最近的服务节点上。目的是使用户可以就近获取所需的内容，解决Internet网络拥挤的状况，提高用户访问网站的响应速度。

服务模式：

         内容分发网络(CDN)是一种新型网络构建方式，它是为了能在传统的IP网发布宽带丰富媒体而特别优化的网络覆盖层；而从广义的角度来看，CDN代表一种基于质量与秩序的网络服务模式。

         简单的来说，内容分发网络(CDN)是一个经策略性部署的整体系统，包括分布式存储、负载均衡、网络请求的重定向和内容管理4个部分组成。内容管理和全局网络流量管理(Traffic Management)是CDN的核心所在，通过用户就近性和服务器负载的判断，CDN确保内容以一种极为高效的方式为用户的请求提供服务。

        总的来说，内容服务基于缓存服务器，也称作代理缓存(Surrogate)，它位于网络的边缘，距离用户仅有“一跳(Single Hop)”之遥。同时，代理缓存是内容提供源服务器(通常位于CDN服务提供商的数据中心)的一个透明镜服务器提供商能够代表像。这样的架构使得CDN服务提供商能够代表他们客户，即内容提供商，向最终用户提供尽可能好的体验，而这些用户是不能容忍请求响应时间有任何延迟的。

应用对比：

        如图所示，

上图表述的是用户的请求过程，用户经过网络中的路由A、B的传输，最终将发送的请求提交到动态系统中处理，但是由于IP网络本身的"尽力而为的原则"、网络链路中复杂的环境以及硬件的不可靠性确实存在，致使用户要出现重复发送的请求的状况，所以最终导致用户的请求在提交的过程中出现等待、数据加载时间过长的一些状况普遍存在，这些在线提交式系统的缓慢直接的影响到办公人员的工作效率，这也是制约着很多大型企业在协同办公OA、ERP、SAP等信息化建设中，出现最多的问题。

        而CDN分发问题解决了与静态网站相关的性能和可靠性问题而在当今在线业务体验中，与分发静态和动态元素和应用相关的独特挑战，则由速网的动态网站加速来解决。

关键技术：

        1、内容发布：它借助于建立索引、缓存、流分裂、组播(Multicast)等技术，将内容发布或投递到距离用户最近的远程服务点。

        2、内容路由：它是整体性的网络负载均衡技术，通过内容路由的重定向(DNS)机制，在多个POP上均衡用户的请求，以使用户请求得到最近内容源的响应。

        3、内容交换：他根据内容的可用性、副武器的可用性以及用户的背景，在POP的缓存服务器上，利用应用层交换、流分裂、重定向(ICP、WCCP)等技术，智能地平衡负载流量。

        4、性能管理：它通过内部和外部监控系统，获取网络部件的状况信息，测量用户发布的端到端性能(如包丢失、延时、平均带宽、启动时间、帧速率等)，保证网络处于最佳的运行状态。

主要特点：

        1、本地Cache加速提高了企业站点(尤其是含有大量图片和静态页面站点)的访问速度，并大大提高以上性质站点的稳定性

        2、镜像服务消除了不同运营商之间互联的瓶颈造成的影响，实现了跨运营商的网络加速，保证不同网络中的用户都能得到良好的访问质量。

        3、远程加速；远程访问用户根据DNS负载均衡技术智能自动选择Cache服务器，选择最快的Cache服务器，加快远程访问的速度。

        4、带宽优化；自动生成服务器的Mirror(镜像)cache服务器，远程用户访问时从cache服务器上读取数据，减少远程访问的带宽、分担网络流量、减轻原站点WEB服务器负载等功能。

        5、集群抗攻击；广泛分布的CDN节点加上节点之间的智能冗余机制，可以有效地预防黑客入侵以及降低各种DDOS攻击对网站的影响，同时保证较好的服务质量。

产品优势：

        1、几乎涵盖全国所有线路。

        2、结构上存在冗余节点，即使某节点存在故障，网站的访问也能够被自动导向其它健康节点进行正常响应。

        3、能轻松实现网站的全国铺设，不需要考虑服务器的投入和托管、新增带宽的成本、多台服务器的镜像同步、管理维护技术人员。

        4、网站访问速度大大提高。

下面说几个比较重要的技术：

       负载均衡：负载均衡是整个CDN的核心，负载均衡的准确性和效率性直接决定了整个CDN的效率和性能。

        内容分发技术：

                 内容分发技术是通过网络的构建减小IP骨干网络的传输压力，将连接到IP网络上的内容迅速分发到用户终端。CDN主要由初始服务器、分布在边缘的缓存服务器、重定向DNS服务器和内容交换服务器组成。初始服务器负责生成服务器信息内容；缓存服务器负责存储初始服务器的部分或全部信息内容；重定向DNS服务器向用户提供最近的服务器IP地址，减轻骨干网的压力；内容交换服务器完成各缓存服务器之间的负载均衡功能；内容管理服务器负责整个网络各缓存服务器中存储的内容的管理，为各缓存服务器制定相应的缓存策略，以提高缓存服务器的服务质量。

                  分段分发技术：

                          流媒体对边缘内容的完整性没有要求，节点只需存储少量的节目或节目片段即可实时推送内容，为用户提供完整的服务。当用户点播的内容只有部分片段或没有时，系统将采用分发技术进行内容的快速分发。

                   部分分发技术：   

                            部分分发技术可提升边缘系统的命中率，如果对10%的内容采用全复制，20%的内容采用50%复制，50%的内容采用10%复制，那么，系统可以实现95%以上的命中率，大大降低骨干网的负荷，具有优越的分发性能。

        内容存储技术：

                CDN需要考虑两个方面的内容存储问题，一个是内容源的集中存储，另一个是内容在Cache节点中的分布式存储。由于内容的规模比较大，内容的吞吐量较大，因此，通常采用海量存储架构。目前常用的存储技术主要有直连附加存储（DAS）、网络附加存储（NAS）和存储区域网（SAN）。

                DAS是直接连接在各种服务器或客户端扩展接口下的数据存储设备，完全以服务器为中心，寄生在相应服务器或客户端上，本身是硬件的堆叠，不带有任何存储操作系统，网络客户端通过访问服务器浏览存储设备的信息。NAS可以提供高速的数据I/O访问，降低了媒体服务器由于相应数据访问请求而承担的CPU负荷，使媒体服务器性能得到大幅提升，NAS把数据放在同一个服务器里让不同用户共享。SAN允许服务器在共享存储装置的同时仍能高速传送数据，共享式区域网络通过高速连接将服务器与存储介质相互连通，具有可扩展性高、可用性高和容错能力强的优点，可以轻松升级，易于管理，有助于改善整个系统的成本状况。

                  HFMS是针对流媒体内容海量存储开发的一种文件存储技术，针对传统的采用直接文件复制带来的种种弊端，采用Segment技术，以流广播形式传送新复制的片段，到终端用户处的总延迟在50ms以内，用户不容易察觉到。在极端情况下，当所有用户都在同一时间观看同一热门节目的片段时，可同时以广播形式播放。HMFS实现了流媒体内容的分段存储和服务，提升了系统服务性能。

                    对于VOD内容的存储，可以根据网络规模，采用不同的存储方案。对于小规模网络，可以采用DAS；中等规模的网络采用NAS；对于大规模的网络可以采用SAN存储方案。根据数据量大和实时性强的特点，建议采用SAN和HMFS结合存储技术进一步优化流媒体数据存储。