CDN原理

为什么要有CDN

如果没有CDN,那么视频将直接存储在数据中心中.这将带来三个问题:

  1. 数据中心如果离用户过远,那么中间必然会经过很多链路,如果某个链路的传输速率小于视频消费速率,那么整体的视频消费速率就会下降.
  2. 数据中心不得不重复发送一些热点视频,这样浪费带宽,并且这些视频的发送需要向ISP进行付费.
  3. 数据中心可能会出现单点故障问题.

CDN部署策略

  1. Enter Deep.部署CDN集群到ISP的访问网络,目的是更加靠近用户,因此可以减少链路和路由器的数量,最终降低用户感知的延迟,提升吞吐量.这种部署方式由于采用的是高度分布式设计,因此维护和管理集群的任务比较有挑战性
  2. Bring Home.将CDN放置在互联网交换点中(IXP),这种部署方式对于用户的延迟会比较高,吞吐量也会降低,但是维护和管理的开销也会比较低

CDN数据拉取方式

每个CDN存储的数据基本都不一样,因为有些数据对于其它地区来说不是热门数据,CDN使用的是简单的拉取策略,如果一个客户从CDN中没有获取到数据,那么这个CDN将会从数据中心或者集群中的其他CDN中获取,并且将数据缓存到本地,如果数据满了,将会删除掉最不经常请求的数据.

CDN原理

通常CDN利用DNS来拦截和重定向用户请求,一个典型的流程如下:

  1. 客户浏览某个网站,比如www.douyin.com
  2. 客户请求某个视频,比如视频地址是www.vedio.douyin.com/7A8W,此时用户主机向其本地DNS获取域名对应的IP地址
  3. 本地DNS服务器请求其域名对应的DNS权威服务器获取IP地址,DNS发现其域名中有”vedio”字符串,此时并不返回一个IP地址,而是返回CDN服务器的域名,例如A1235.cdn.com
  4. 接下去本地DNS将向A1235.cdn.com对应的DNS权威服务器获取对应的IP.此时该DNS服务器通常会查询地理位置数据库来获取离本地DNS服务器最近的CDN服务器的IP地址,然后将IP地址返回给本地DNS服务器
  5. 本地DNS服务器将CDN的IP地址返回给用户主机
  6. 用户主机收到IP地址,向对应CDN请求资源

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CDN集群选择策略

DNS是如何选择集群中的某个CDN的?

地理就近策略

通常权威DNS服务器从本地DNS服务器中获取到其IP地址,通过使用商业地理位置数据库获取到离该本地DNS服务器最近的CDN服务器.这种方式对于大部分的用户来说是合理的,但是也存在缺陷.比如:

  1. 地理最靠近的CDN服务器并不是网络路径最短的服务器,
  2. 有可能用户的本地DNS服务器离用户很遥远.
  3. 总是返回同样的CDN服务器给用户,没有考虑网络路径上延迟和可用带宽的变化.

为了解决这个缺陷.可以采用探测技术,来主动感知CDN到客户之间的延迟,从而为CDN的选择提供数据参考.

参考资料

计算机网络自顶向下方法 2.6.3 Content Distribution Networks