2.2.3 基于云计算平台的架构

目录

2.2.3.1 使用CDN实现应用的缓存和加速

1、CDN简介

 2、CDN主要特点

3、CDN服务模式

        3.1、分发服务系统

        3.2、负载均衡系统

        3.3、运营管理系统

 4、CDN工作流程

    4.1、常规Web请求处理流程：6步

    4.2、引入CDN后Web请求处理流程：7步

 5、CDN关键技术

2.2.3.2 通过DNS实现高可靠的负载均衡和访问提速

1、DNS简介

2、DNS工作原理

    2.1、DNS的域名结构

    2.2、DNS解析域名到IP要经过三个阶段

3、DNS负载均衡

4、DNS与其他负载均衡工具对比

    4.1、DNS负载均衡

    4.2、HTTP重定向

    4.3、反向代理负载均衡

    4.4、NAT负载均衡

    4.5、CDN

    4.6、混合型负载均衡

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2.2.3.1 使用CDN实现应用的缓存和加速

1、CDN简介

    CDN的全称是Content Delivery Network,内容分发网络
    1、CDN是构建在网络之上的内容分发网络
    2、CDN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
    3、CDN依靠部署在各地的边缘服务器，包括中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块

dig命令：分析DNS服务解析过程
DNS：Domain Name System(域名系统)，将域名转成IP的服务

 2、CDN主要特点

    2.1、本地Cache加速

        提高了企业站点(尤其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

    2.2、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
    2.3、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，加快远程访问速度
    2.4、带宽优化
        自动生成服务器的远程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
    2.5、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D.D.O.S攻击对网站的影响，同时保证较好的服务质量。
        DDOS：Distributed denial of service(分布式拒绝服务)

3、CDN服务模式

    内容分发网络(CDN)是一个策略性部署的整体系统，包括以下3个要件：

        3.1、分发服务系统

            最基本的工作单元就是Cache设备，cache(边缘cache)负责直接响应最终用户的访问请求，
                把缓存在本地的内容快速地提供给用户。同时cache还负责与源站点进行内容同步，
            把更新的内容以及本地没有的内容从源站点获取并保存在本地。
            Cache设备的数量、规模、总服务能力是衡量一个CDN系统服务能力的最基本的指标

        3.2、负载均衡系统

            主要功能是负责对所有发起服务请求的用户进行访问调度，确定提供给用户的最终实际访问地址。
            两级调度体系分为：全局负载均衡(GSLB)和本地负载均衡(SLB)。
            GSLB主要根据用户就近性原则，通过对每个服务节点进行"最优"判断，确定向用户提供服务的cache的物理位置。
            SLB主要负责节点内部的设备负载均衡
            GSLB：Global Server Load Balancing
            SLB：Server Load Balancing

        3.3、运营管理系统

            分为运营管理和网络管理子系统，负责处理业务层面的与外界系统交互所必须的收集、整理、交付工作，
            包含客户管理、产品管理、计费管理、统计分析等功能。

 4、CDN工作流程

    4.1、常规Web请求处理流程：6步

        1、用户在自己的浏览器中输入要访问的网站域名
        2、浏览器向本地DNS(域名解析服务器)服务器请求对该域名的解析
        3、本地DNS服务器中：
                如果缓存有这个域名的解析结果，则直接响应用户的解析请求
                如果没有关于这个域名的解析结果，则以递归方式向整个DNS系统请求解析，获得应答后将结果反馈给浏览器
        4、浏览器得到域名解析结果，就是该域名相应的服务设备的IP地址
        5、浏览器向服务器请求内容
        6、服务器将用户请求内容传送给浏览器

    4.2、引入CDN后Web请求处理流程：7步

        1、当用户点击网站页面的内容URL,经过本地DNS系统解析，DNS系统会最终将域名的解析权交给CNAME指向的CDN专用DNS服务器
        2、CDN的DNS服务器将CDN的全局负载均衡设备IP地址返回用户
        3、用户向CDN的全局负载均衡设备发起内容URL访问请求
        4、CDN全局负载均衡设备根据用户IP地址，及用户请求的内容URL,选择一台用户所属区域负载均衡设备，
            让用户向这台设备发起请求。
        5、区域负载均衡设备会为用户选择一台合适的缓存服务器提供服务。
        6、用户向缓存服务器发起请求，缓存服务器响应用户请求，将用户所需内容传送到用户终端
        7、如果这台缓存服务器上并没有用户想要的内容，那么这台服务器就要向它的上一级缓存服务器请求内容，
            直至追溯到网站的原服务器将内容拉到本地

缓存服务器更新方法：定时任务、用户请求加参数，让缓存服务器强制更新

 5、CDN关键技术

    缓存算法
        缓存代理软件：Squid
        缓存算法决定命中率、源服务器压力、FTP节点存储能力
        Squid：是一个高性能的代理缓存服务器，Squid支持FTP、gopher、HTTPS和HTTP协议。
                和一般的代理缓存软件不同，Squid用一个单独的、非模块化的、I/O驱动的进程来处理所有的客户端请求
    分发能力
        分发能力取决于IDC能力和IDC策略性分布
        IDC：Internet Data Center(互联网数据中心)
    负载均衡
        负载均衡软件：Nginx
        负载均衡(智能调度)决定最佳路由、响应时间、可用性、服务质量
    基于DNS
        DNS服务器软件：BIND
        BIND：Berkeley Internet Name Domain(伯克利网络域名)
        1、基于DNS的负载均衡以CNAME实现域名中转，智取最优节点服务
        2、缓存点有客户端浏览器缓存、本地DNS服务器缓存
        3、缓存内容有DNS地址缓存、客户请求内容缓存、动态内容缓存
    支持协议
        eg：静动态加速(图片加速、https带证书加速)、下载加速、流媒体加速、企业应用加速、手机应用加速

2.2.3.2 通过DNS实现高可靠的负载均衡和访问提速

1、DNS简介

    DNS：Domain Name System(域名系统)，
    其主要作用就是将主机名解析成IP地址的过程，完成了从域名到主机识别IP地址之间的转换。
        1、DNS是一个分布式、分层次的主机名管理架构，通过配置DNS服务器地址，
            主机不需要知道对应的ip地址就能通过主机名的形式访问互联网。
        2、DNS利用类似倒状树的目录结构将主机名的管理分配在不同层级的DNS服务器当中，经过分层管理，
            每一级DNS服务器负责部分域名信息，这就减轻了DNS服务器的负载，同时也方便记录的更新同步。
        3、DNS是一个网络服务，因此就有对应的端口，其端口号为53号。DNS查询的时候，
            是以udp这个较快速的数据传输协议来查询的，但万一没有方法查询到完整的信息时，
            就会再次以tcp这个协定来重新查询，DNS服务在启动的时候会同时开启tcp的53号端口和udp的53号端口。
        4、DNS在进行区域传输的时候使用TCP协议，其他时候则使用UDP协议。
        5、FQDN(Full Qualified Domain Name)：完整主机名，是由主机名和域名构成。
            eg：www.baidu.com,当中www就是web网站服务器的主机名，baidu.com就是域名，
            主机名和域名之间用实心点号来表示。
        6、DNS是基于c/s架构(多数基于套接字架构的C/S架构),对于每一级域名长度的限制是63个字符，
            域名总长度则不超过253个字符。
            套接字架构比如：tcp socket
        7、DNS系统记录的信息非常多，不过重点就两个：一个是记录服务器所在的NS(name server)标志，
            另一个是记录主机名对应的A(address)标志。

2、DNS工作原理

    2.1、DNS的域名结构

        1、DNS的域名是倒状的树状结构，在最顶层的是一个根服务器，它主要负责顶级域名的管理。
        2、一级域名共分为三类，组织域、国家域、反响域，最多可以有127级域名。
        3、每一级的域名服务器只负责对应下级的域的管理，其中根节点是分布在世界各地的13台服务器组成，
            其中10台位于美国地区，另外3台设置于英国、瑞典、日本。

    2.2、DNS解析域名到IP要经过三个阶段

        1、本地DNS缓存解析
        2、本地DNS服务器解析，递归查询
        3、根域及各级域名服务器解析，迭代查询

3、DNS负载均衡

    DNS负载均衡技术的实现原理是：
        在DNS服务器中为同一个主机名配置多个IP地址，多个IP地址以轮询的方式选择。
    使用dig工具查看对域名yes.163.com的解析

4、DNS与其他负载均衡工具对比

    4.1、DNS负载均衡

        对同一个请求的域名，映射为不同的服务器IP地址。

    4.2、HTTP重定向

        HTTP代理(eg：浏览器)向Web服务器请求某一url后，Web服务器根据http响应头信息中的location标记来
        返回一个新的url,然后http代理继续请求访问这个新的url。

    4.3、反向代理负载均衡

        反向代理指的是以代理服务器来接收对Web服务器的连接请求，然后转发给内部网络中不同的Web服务器，
        并将从Web服务器请求得到的结果返回给请求连接的客户端，以Nginx为代表。

    4.4、NAT负载均衡

        将公网地址映射为多个私网地址，解决IP地址紧张，不想让外部网络知道内部网络结构的问题。

    4.5、CDN

        CDN即Content Delivery Network,内容分发网络。通过发布机制将内容同步到大量的缓存节点，
        并在DNS服务器上进行扩展，找到离用户最近的缓存节点作为服务提供节点。

    4.6、混合型负载均衡

        在有些大型网络，由于多个服务器群内硬件设备、各自的规模、提供的服务等的差异，
        可以考虑给每个服务器群采用最合适的负载均衡方式，然后又在这多个服务器群间再一次负载均衡或
        群集起来以一个整体向外界提供服务(即把这多个服务器群当做一个新的服务器群),从而达到最佳的性能。