CDN架构

CDN公司在整个互联网中部署了数以百计的节点（Cache服务器集群）。这些Cache服务器都分布在各个网络运营商的IDC机房中，位置尽量靠近用户网络。CDN系统将内容从源站复制到各个节点，在内容提供者更新内容时，CDN系统将更新后的内容重新分发到各个节点。当用户请求内容时，CDN系统将选择一个最优的节点向用户提供内容。这个挑选最优节点的过程，就是负载均衡。而这个最优节点，可能最接近用户，或者有一条与用户之间条件最好的路径。

一、功能架构

1、分发服务系统

• 其基本的工作单元就是各个Cache服务器。负责直接响应用户请求，将内容快速分发到用户；同时还负责内容更新，保证和源站内容的同步。
• 根据内容类型和服务种类的不同，分发服务系统分为多个子服务系统，如：网页加速服务、流媒体加速服务、应用加速服务等。每个子服务系统都是一个分布式的服务集群，由功能类似、地域接近的分布部署的Cache集群组成。
• 在承担内容同步、更新和响应用户请求之外，分发服务系统还需要向上层的管理调度系统反馈各个Cache设备的健康状况、响应情况、内容缓存状况等，以便管理调度系统能够根据设定的策略决定由哪个Cache设备来响应用户的请求。

2、负载均衡系统：

• 负载均衡系统是整个CDN系统的中枢。负责对所有的用户请求进行调度，确定提供给用户的最终访问地址。
• 使用分级实现。最基本的两极调度体系包括全局负载均衡（GSLB）和本地负载均衡（SLB）。
• GSLB根据用户地址和用户请求的内容，主要根据就近性原则，确定向用户服务的节点。一般通过DNS解析或者应用层重定向（Http 3XX重定向）的方式实现。
• SLB主要负责节点内部的负载均衡。当用户请求从GSLB调度到SLB时，SLB会根据节点内各个Cache设备的工作状况和内容分布情况等对用户请求重定向。SLB的实现有四层调度（LVS）、七层调度（Nginx）和链路负载调度等。

3、管理系统：

• 分为运营管理和网络管理子系统。
• 网络管理系统实现对CDN系统的设备管理、拓扑管理、链路监控和故障管理，为管理员提供对全网资源的可视化的集中管理，通常用web方式实现。
• 运营管理是对CDN系统的业务管理，负责处理业务层面的与外界系统交互所必须的一些收集、整理、交付工作。包括用户管理、产品管理、计费管理、统计分析等。

4、小结：

• CDN系统中，分发服务器系统、调度控制系统和运营管理系统都是分级分布式部署的。CDN系统本身就是一个具有中央控制能力的分布式服务系统。

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二、部署架构

1、层级划分：

• CDN系统中，直接面向用户，负责给用户提供内容服务的的Cache设备都部署在整个CDN网络的边缘位置，所以将这一层称为边缘层。
• CDN系统中，中心层负责全局的管理和控制，同时也保存了最多的内容Cache。在边缘层设备未能命中Cache时，需要向中心层设备请求；而中心层未能命中时，则需要向源站请求。不同的CDN系统设计存在差异，中心层可能具备用户服务的能力，也可能只会向下一层提供服务。
• 如果CDN系统比较庞大，边缘层向中心层请求内容太多，会造成中心层负载压力太大。此时，需要在中心层和边缘层之间部署一个区域层，负责一个区域的管理和控制，也可以提供一些内容Cache供边缘层访问。

2、边缘节点的负载均衡：

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• Cache设备和负载均衡设备的连接方式有如上两种：穿越方式和旁路方式。
• 穿越方式下，SLB一般使用L4-7层的交换机实现，SLB对外提供可访问的公网IP，而各个Cache设备只分配私网IP。一个SLB下挂载的所有Cache设备构成一个服务集群。所有的用户请求都要先经过SLB，再由SLB将请求向Cache设备转发。SLB对外部用户屏蔽了Cache地址，具有较好的安全性和可靠性；但是在节点负载较大时，SLB设备容易成为性能瓶颈。另外，可以通过软件方式实现穿越方式：LVS（四层）和Nginx（七层）。
• 旁路模式下，SLB和Cache设备都分配有外网IP，使用并联方式连接。用户请求先到达SLB，SLB再将请求重定向到Cache设备。此种方式部署灵活，扩展性好。但是SLB和Cache设备都直接面向用户，并且需要应用层重定向，安全性较差。

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