概述
笼统来说,一次网络请求会经过以下几个节点
DNS查找阶段
用户在浏览器请求某个链接,如event.mi.com,浏览器需要查找该域名对应的ip地址
- 先查找自己机器的DNS客户端上是否有记录,如果没有记录
- 从本地DNS服务器获取,如果本地DNS服务器没有记录
- 从根域名服务器查找(根域名服务器全球共13台),根域名返回com域名服务器所在地址
- 本地DNS服务器从com域名服务器查找,com域名服务器返回event.mi.com的权威域名服务器地址 权威域名DNS服务器:包含了该域名的所有信息
- 找到权威域名服务器后,会查到该域名有个CNAME,这个CNAME一般指向CDN的全局负载均衡系统DNS的A记录。A记录格式为“域名-ip”,记录的是该域名对应的服务器ip地址DNS的CNAME CNAME为域名的别名,一般有两种作用
- 多个域名指向同一个服务ip,当服务ip变动时,只需要改一个A记录即可。例如,域名www.abc.com的A记录为1.1.1.1,对于域名mail.abc.com和study.abc.com的别名可以设置为www.abc.com,这样当该服务变更ip地址时,只需要变更www.abc.com的A记录,其他域名无需变动,减少维护成本
- CNAME在CDN上的作用也很重要。将域名挂在在CDN上,需要将该域名的CNAME设置为CDN供应商提供的域名,这样CDN供应商才能通过DNS将流量转移到CDN上。而且域名的CNAME设置为CDN的域名后,该域名的A记录也不能存在了。一般通过nslookup和dig命令,可以查看DNS解析的情况,如下图所示,可以看到域名event.mi.com的CNAME为白山云的一个域名。另外可以看到白山云的域名还有对应的CNAME,这个主要是为了做负载均衡,后面会进行讲解。
- 本模块讲述的DNS解析是使用迭代查找,DNS还提供递归查找的方法,大家如果有兴趣,可以看一下两者的差异
CDN阶段
通过上面讲述的DNS解析过程,CDN运营商成功将请求转移到他们那里
- CDN的全局负载均衡系统实现方式很多,这里讲述使用的比较普遍的方案,基于DNS的全局负载均衡系统。
- 首先该系统是DNS,可以解析域名
- 其次,该系统有负载均衡的功能。CDN的负载均衡策略一般有两种,静态负载均衡(根据用户地理位置、使用的网络运营商等选择不同的服务器)和动态负载均衡(根据服务器的流量、性能、负载等动态数据选择服务器)。因为动态负载均衡比较耗费资源,所以全局负载均衡系统一般使用静态负载均衡策略,区域负载均衡系统一般使用动态负载均衡策略。
- 最终,该全局负载均衡系统,基于静态负载均衡策略,选择合适的区域负载均衡系统IP给请求方。
- PS:一般全局负载均衡系统会有一个后备系统,后备系统的配置和目前使用的系统一模一样。当CDN发觉被DDos攻击的时候,该后备系统会被启动,后备系统的ip会被加入到DNS中,而且该ip设置的缓存时间会较长,通过这种方案来减少DDos的攻击。
- PS:负载均衡有四级负载均衡和七级负载均衡,所谓四级和七级,对应的是OSI的七层,四层只能根据IP等做负载均衡,七层能获取请求的信息,如cookie等做负载均衡,我们常用的nginx能做四级负载均衡和七层负载均衡。
- 客户端请求CDN区域负载均衡系统,该系统会确定提供服务的CDN缓存服务器。区域负载均衡系统一般使用动态策略,为此需要有单独的服务器来收集区域内CDN缓存服务器的各种信息(如会话能力、往返时间、流量、缓存所在位置等)
- 这里简单介绍一下基于缓存所在位置选择CDN缓存服务器的方式。这种方式实现原理很简单,请求的url经过某种算法,匹配到一台CDN缓存服务器,今后再次请求该url的时候,仍然会命中该缓存服务器。这种方式的好处是节省了空间,一个请求只存储在一台服务器上,没有冗余。坏处是如果是热点url,服务器压力会过大,另外如果该服务器有问题,所有的请求都有回源的可能。
- 如果区域负载均衡系统提供的CDN缓存服务器没有缓存或者缓存失效,则会向上一级CDN缓存服务器进行请求,一般使用的协议有ICP/HTCP/CARP等。当然,判断缓存失效使用的是Web基础知识,Pragma、 Expires、Cache-Control、Last-Modified、Etag等
- 如果上层的CDN缓存服务器仍然没有缓存或者过期,则会到回源机上请求该文件,请求成功后进行缓存
DNS
DNS (Domain Name System) 域名系统,功能:将 host(域名) 解析为 IP 地址。
当我们在浏览器中输入一个域名时,首先需要将域名转换为ip地址,再将ip地址转换为mac地址,这样才能在网络上找到该服务器。
将域名转换为ip的的过程:当我们向dns服务器发起解析域名的请求时,dns服务器首先会查询自己的缓存中有没有该域名,如果缓存中存在该域名,则可以直接返回ip地址。如果缓存中没有,服务器则会以递归的方式层层访问。例如,我们要访问www.baidu.com,首先我们会先向全球13个根服务器发起请求,询问com域名的地址,然后再向负责com域名的名称服务器发送请求,找到baidu.com,这样层层递归,最终就能找到我们需要的ip地址了。
CDN
CDN (Content Delivery Network) 内容分发网络,功能:基于地理位置的分布式代理服务器/数据中心。
cdn中缓存了服务器上的部分资源。服务器更新cdn节点上的缓存有两种方式:一种是服务器主动去更新缓存,cdn节点被动接受。另一种方式是当用户请求的资源不存在时,cdn服务器向上游服务器发起请求,更新缓存,然后将数据返回给用户,这种方式是cdn服务器主动,源站服务器被动。显然第一种方式存在很多问题,例如很容易产生404等,所以一般采用第二种缓存方式。
CDN主要是在用户访问资源的时候,让用户能从离距离近的CDN节点进行获取,不必到真正提供服务的机器上获取。
cdn的是让用户能够更快速的得到请求的数据。简单来讲,cdn就是用来加速的,它能让用户就近访问数据,这样就能更快的获取到需要的数据。例如:现在服务器在北京,深圳的用户想要获取服务器上的数据就需要跨越一个很远的距离,这显然就比北京的用户访问北京的服务器速度要慢。但是现在我们在深圳建立一个cdn服务器,上面缓存一些数据,深圳用户访问时先访问这个cdn服务器,如果服务器上有用户请求的数据就可以直接返回,这样速度就大大的提升了。
CDN加速原理:
- 缓存 (CDN缓存可以加快访问速度,也可以减少服务器的压力)
- 多个节点
- 多线路网络支持(可以跨网访问,如跨电信、联通和移动)
DNS与CDN的关系
cdn实际上是就近访问,那么我们怎么知道用户的所在位置从而给他分配最佳的cdn节点呢?这就需要dns服务来进行定位了。当我们使用dns服务的时候,可以根据他使用的LDNS服务器来进行定位,例如,我们的调度服务器看到他是来自深圳电信的LDNS服务器,那么我们就认为该用户来自深圳电信,然后调度服务器可以让该用户去访问深圳电信的CDN服务器,这样用户就可以访问到最优的cdn节点了。
http高度
通过dns服务我们可以很快的定位到用户的位置,然后给用户分配最佳cdn节点,但是这种调度方式存在一个问题,例如,当我 是北京联通的用户但是使用的却是深圳电信的ldns的话,调度服务器会给我分配到深圳电信的cdn服务器,这样就产生了错误的调度。 针对该问题,产生了另一种调度方式——http调度。
当用户访问服务器时,服务器先分析用户的ip地址,然后服务器给用户返回一个302重定向,将离用户最近的服务器存在location中,用户再去请求这个cdn服务器就能得到最佳的cdn节点。
这种调度方式的优点是定位更加准确,不会因为错误的ldns造成访问偏差。但是,它的缺点是需要一次额外的http访问,这样首次访问的延时就会比较高。所以如果是对大文件的请求,显然采用http的调度方式比较合适,因为大文件的请求需要更多的时间,相比之下可以忽略这次http请求的时间,但是如果是一些小文件的请求,花费这个时间有时就有些得不偿失了。
当然我们也可以将这两种方式结合起来使用,先通过dns的方式来定位,然后通过http的方式来纠正偏差。