CDN实现原理

CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）技术上是通过在现有的Internet中叠加一层新的网络架构，将网站内容发布到离用户最近的"边缘节点"上，使用户能就近取得所需内容，解决跨域访问网站的线路瓶颈，提高网站的访问及响应速度。
要了解CDN的实现原理，首先让我们来回顾一下网站传统的访问过程，以便理解其与CDN访问方式之间的差别：
由上图可见，传统的网站访问过程为:

1. 用户在浏览器中输入要访问的域名；
2. 浏览器向域名解析服务器发出解析请求，获得此域名对应的IP地址；
3. 浏览器利用所得到的IP地址，向该IP对应的服务器发出访问请求；
4. 服务器对此响应，将数据回传至用户浏览器端显示出来。
   与传统访问方式不同，CDN网络则是在用户和服务器之间增加Cache层，将用户的访问请求引导到Cache节点而不是服务器源站点，要实现这一目的，主要是通过接管DNS实现，下图为使用CDN缓存后的网站访问过程：
   由上图可见，使用CDN缓存后的网站访问过程演变为：
5. 用户在浏览器中输入要访问的域名；
6. 浏览器向域名解析服务器发出解析请求，由于CDN对域名解析过程进行了调整，所以用户端一般得到的是该域名对应的CNAME记录，此时浏览器需要再次对获得的CNAME域名进行解析才能得到缓存服务器实际的IP地址。
   注：在此过程中，全局负载均衡DNS解析服务器会根据用户端的源IP地址，如地理位置（深圳还是上海）、接入网类型（电信还是网通）将用户的访问请求定位到离用户路由最短、位置最近、负载最轻的Cache节点（缓存服务器）上，实现就近定位。定位优先原则可按位置、可按路由、也可按负载等。
7. 再次解析后浏览器得到该域名CDN缓存服务器的实际IP地址，向缓存服务器发出访问请求；
8. 缓存服务器根据浏览器提供的域名，通过Cache内部专用DNS解析得到此域名源服务器的真实IP地址，再由缓存服务器向此真实IP地址提交访问请求；
9. 缓存服务器从真实IP地址得到内容后，一方面在本地进行保存，以备以后使用，同时把得到的数据发送到客户端浏览器，完成访问的响应过程；
10. 用户端得到由缓存服务器传回的数据后显示出来，至此完成整个域名访问过程。
    通过以上分析可以看到，不论是否使用CDN网络，普通用户客户端设置不需做任何改变，直接使用被加速网站原有域名访问即可。对于要加速的网站，只需修改整个访问过程中的域名解析部分，便能实现透明的网络加速服务。
    CDN应用与架构
    CDN速度快、传输安全、扩展性强，尤其在应对大容量迸发时游刃有余，主要应用于跨地域的门户及行业网站，如游戏、娱乐、IT、新闻传媒、VOD、远程教育、音视频、下载、IPTV、金融证券等。
    利用CDN网络，网站用户无需投资价值不菲的服务器、网络带宽及相应的人力成本，便能实现将网站内容发布到离终端用户距离最近、路由最短的网际边缘Cache节点，创造完美、快捷的网站使用体验。
    构建CDN网络的通常有三类机构，一是基础电信运营商（如中国电信、中国网通等），二是纯粹以CDN为主营业务的专业服务商（如 ChinaCache等），三是IDC运营服务商（如SouIDC等）。虽然上述机构建设CDN网络的出发点、侧重点不尽相同，但有一点却是相通的，即都是为用户提供完美的网站加速服务。
    IDC运营商部署在各地的IDC中心机房，非常有利于其快速建立起适合自身业务拓展的CDN网络，投资少见效快。其最大优势在于可以利用现有的 IDC托管用户资源，进一步挖掘其潜在的增值服务空间。同时对于其IDC托管用户来讲，只需很少的投入便可实现网站的平滑加速，并保持了服务及支持上的无缝延续。
    SynCDN便是SouIDC构建的CDN网站加速运营平台。
    一般来讲，CDN网络主要由中心节点、边缘节点两部分构成。
    CDN架构导引
    最简单的CDN网络只需一台负责全局负载均衡的DNS和各节点一台Cache，即可运行。DNS支持根据用户源IP地址解析不同的 IP，实现就近访问。为了保证高可用性等，CDN网管中心需要监控各节点的流量、健康状况等。一个节点的单台Cache承载数量不够时，才需要多台 Cache，多台Cache同时工作时，才需要负载均衡器，使Cache群协同工作。
    CDN中心节点
    中心节点包括CDN网管中心和全局负载均衡DNS重定向解析系统，负责整个CDN网络的分发及管理。
    CDN网管中心是整个CDN能够正常运转的基础保证，它不仅能对整个CDN网络中的各个子系统和设备进行实时监控，对各种故障产生相应的告警，还可以实时监测到系统中总的流量和各节点的流量，并保存在系统数据库中，使网管人员能够方便地进行进一步分析。一套完善的网管系统，允许用户按需对系统配置进行修改。
    全局负载均衡DNS通过一组预先定义好的策略，将当时最接近用户的Cache节点地址提供给用户，使用户能够得到快速的服务。同时，它还与分布在各地的所有CDN节点保持持续通信，搜集各节点的通信状态，确保不会将用户的请求分发到不可用、或不健康的Cache节点上。
    CDN边缘节点
    CDN边缘节点主要指异地分发节点，由负载均衡设备、高速缓存服务器两部分组成。
    负载均衡设备负责每个节点中各个Cache的负载均衡，保证节点的工作效率；同时还负责收集节点与周围环境的信息，保持与全局负载均衡DNS的通信，实现整个系统的负载均衡。
    高速缓存服务器（Cache）负责存储客户网站的大量信息，就像一个靠近用户的网站服务器一样响应本地用户的访问请求。通过全局负载均衡DNS的控制，用户的请求被透明地指向离他最近的节点，节点中Cache服务器就像网站的原始服务器一样，响应终端用户的请求。因其距离用户更近，故其响应时间才更快。

资料参考：上海快网