新冠疫情發(fā)生以來，教育行業(yè)正在用自己的方式發(fā)揮著作用。受疫情影響，全國各地各級學(xué)校為確保學(xué)生學(xué)業(yè)不脫節(jié)，紛紛依托自身或各類 在線教育平臺 將大量教學(xué)工作由線下轉(zhuǎn)移到線上，更多人開始接受互聯(lián)網(wǎng)在線教學(xué)的形式。為了使在線教學(xué)中的視音頻、圖文資源接入質(zhì)量更好，降低教學(xué)網(wǎng)站負(fù)載壓力，以期提高在線教學(xué)的響應(yīng)速 度，其中一個有效措施就是 CDN加速 技術(shù)被廣泛應(yīng)用。本期我們就CDN這一話題從理論貫穿實際操作展開研討。
一、什么是CDN？
在互聯(lián)網(wǎng)起源之初，設(shè)計的目標(biāo)是實現(xiàn)端到端之間的通信，早在 20世紀(jì)90年代，萬維網(wǎng)創(chuàng)始人伯納斯·李就預(yù)見這種單純的端到端數(shù)據(jù)通信模式架構(gòu)難以適應(yīng)未來以發(fā)布和獲取信息為主的互聯(lián)網(wǎng)快速增長流量，網(wǎng)絡(luò)擁塞將成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最大障礙。對此，他提出了一個學(xué)術(shù)難題：希望發(fā)明一種全新的、從根本上解決問題的方法來實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的無擁塞分發(fā)。這項學(xué)術(shù)難題最終催生出一種革新性的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)——CDN，并且由伯納斯·李的同事湯姆·萊頓教授與其他幾位科學(xué)家一起將其產(chǎn)業(yè)化，成立了世界上第一家CDN公司——Akamai公司。
首先，CDN是一種將單一中心結(jié)構(gòu)變?yōu)榉植际降木W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即組成該系統(tǒng)的硬件服務(wù)器可以分布在全球的每個角落，只要通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互連，就可以實現(xiàn)將訪問目的服務(wù)器的資源按照一定的規(guī)則有選擇性地復(fù)制到最接近用戶網(wǎng)絡(luò)的邊緣服務(wù)器上，提高用戶所獲取業(yè)務(wù)的服務(wù)體驗，其實質(zhì)是在互聯(lián)網(wǎng)上構(gòu)建一個覆蓋網(wǎng)絡(luò)。邊緣服務(wù)器的選擇主要依賴于先進(jìn)的 負(fù)載均衡 技術(shù)。在用戶訪問網(wǎng)絡(luò)資源時，系統(tǒng)會自動為用戶定向。
其次，到網(wǎng)絡(luò)延遲最小的服務(wù)器上，使用戶可以在最短的時間內(nèi)取得所需要的資源。CDN技術(shù)在原理上很清晰，然而要實現(xiàn)高性能訪問仍有很大難度，它涉及負(fù)載均衡、內(nèi)容分發(fā)、存儲管理等諸多技術(shù)難點。CDN一般按照三級架構(gòu)進(jìn)行部署，分別是中心層、區(qū)域?qū)雍瓦吘墝樱行膶雍蛥^(qū)域?qū)佑址Q為骨干節(jié)點，邊緣層又稱為邊緣節(jié)點。節(jié)點是CDN的基本單元，由緩存設(shè)備和本地主機(jī)構(gòu)成。
用一句簡單的話來概括：CDN是一個經(jīng)過策略性部署的整體系統(tǒng)，讓用戶實現(xiàn)了對資源的就近或有效率的訪問。接下來用功能實例來說明，假設(shè)用戶需要獲取目的網(wǎng)站中某個視頻資源，在沒有CDN的情況下，所有的用戶請求都需要到目的網(wǎng)站處理，并從目的網(wǎng)站下載資源，功能簡示如下頁圖1所示：
二、存在的問題
（一）跨運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)影響，當(dāng)前我國除三大網(wǎng)絡(luò)通信運(yùn)營商外還有各地大大小小的運(yùn)營商。在跨運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)互訪過程中，往往會出現(xiàn)較大的延遲，從而帶來網(wǎng)絡(luò)性能的下降。
（二）跨地域的問題，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)往往是面向全國乃至全世界的用戶，而隨著用戶到目的網(wǎng)站距離的增加，數(shù)據(jù)的往返時間也會隨著增加，并可能影響到業(yè)務(wù)的使用體驗。
（三）負(fù)載嚴(yán)重，當(dāng)大量的用戶請求都通過目的網(wǎng)站進(jìn)行處理時，無疑會給目的網(wǎng)站點帶來巨大的負(fù)載，嚴(yán)重的情況下甚至可能讓站點拒絕服務(wù)。在使用CDN的場景中，對于目的網(wǎng)站的資源請求會被分配到 CDN位于各地的邊緣節(jié)點，用戶根據(jù)就近訪問原則到分配的節(jié)點去請求資源，從而獲得最優(yōu)的訪問效率。
綜上所述，CDN的工作原理CDN的技術(shù)實現(xiàn)需要DNS的支持，這里涉及與DNS有關(guān)的兩個 名詞：A紀(jì)錄與Cname紀(jì)錄。 A紀(jì)錄：即Address記錄，它并不是單一的IP或者域名，我們可以把它理解為一種指向關(guān)系，用于指定域名與對應(yīng)的IP地址記錄，假設(shè) www.a.com --> 10.10.10.10。當(dāng)訪問這類記錄的域名時，DNS服務(wù)器會直接解析出相應(yīng)的IP地址，并返回給到訪問客戶端。Cname紀(jì)錄：我們可以把CNAME記錄叫做別名記錄，通俗地說就是“小名”，用于指定域名與另外一個域名的解析關(guān)系，假設(shè) www.a.com --> www.b.com。 當(dāng)訪問這類域名時，DNS首先會將 域名解析 為對應(yīng)的別名記錄，然后再通過該別名去解析對應(yīng)的IP地址，最后返回給到訪問客戶端。該 類型的用途在于可以將自身域名委托給到第三方做解析，這在CDN等場景中會經(jīng)常用到。
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