澳门金莎娱乐网站CDN能力原理,缓存服务器

作者: 澳门金莎娱乐网站  发布:2019-07-07

带宽不够恐怕是最让网络管理员头疼的事了,一方面随着BT或P2P软件的流行,强占带宽的流氓软件越来越多,公司网络的带宽越来越被不合理的占用。另一方面由于公司经费原因,不可能申请太大的带宽,因此也会造成网络浏览速度缓慢。外忧内扰两方面共同作用使网络管理员在带宽释放方面变得很无奈。

概述
Internet的高速发展,给人们的工作和生活带来了极大的便利,对Internet的服务品质和访问速度要求越来越高,虽然带宽不断增加,用户数量也在不断增加,受Web服务器的负荷和传输距离等因数的影响,响应速度慢还是经常抱怨和困扰。解决方案就是在网络传输上利用缓存技术使得Web服务数据流能就近访问,是优化网络数据传输非常有效的技术,从而获得高速的体验和品质保证。

笔者所在公司也是如此,150个分点只通过15Mb光纤,用户普遍感到浏览速度非常缓慢,特别是到中午等浏览高峰,基本上任何网页都会出现超时而无法显示。如何解决这个问题呢?笔者听从朋友介绍使用了一款名为Netshine ICS的缓存服务器,从而一步步的将本来访问internet资源的数据转化为访问缓存服务器,有效的节约了大量带宽。

网络缓存技术,其目的就是减少网络中冗余数据的重复传输,使之最小化,将广域传输转为本地或就近访问。互联网上传递的内容,大部分为重复的Web/FTP数据,Cache服务器及应用Caching技术的网络设备,可大大优化数据链路性能,消除数据峰值访问造成的结点设备阻塞。Cache服务器具有缓存功能,所以大部分网页对象(Web page object),如html, htm, PHP等页面文件,gif,tif, png, bmp等图片文件,以及其他格式的文件,在有效期(TTL)内,对于重复的访问,不必从原始网站重新传送文件实体,只需通过简单的认证(Freshness Validation)- 传送几十字节的Header,即可将本地的副本直接传送给访问者。由于缓存服务器通常部署在靠近用户端,所以能获得近似局域网的响应速度,并有效减少广域带宽的消耗。据统计,Internet上超过80%的用户重复访问20%的信息资源,给缓存技术的应用提供了先决的条件。缓存服务器的体系结构与Web服务器不同,缓存服务器能比Web服务器获得更高的性能,缓存服务器不仅能提高响应速度,节约带宽,对于加速Web服务器,有效减轻源服务器的负荷是非常有效的。

一、缓存服务器介绍

高速缓存服务器(Cache Server)是软硬件高度集成的专业功能服务器,主要做高速缓存加速服务,一般部署在网络边缘。根据加速对象不同,分为客户端加速和服务器加速,客户端加速Cache部署在网络出口处,把常访问的内容缓存在本地,提高响应速度和节约带宽;服务器加速,Cache部署在服务器前端,作为Web服务器的前置机,提高Web服务器的性能,加速访问速度。如果多台Cache加速服务器且分布在不同地域,需要通过有效地机制管理Cache网络,引导用户就近访问,全局负载均衡流量,这就是CDN内容传输网络的基本思想。

缓存服务器用来存储网络上的其他用户需要的网页,文件等等。这种服务器不仅可以使用户得到他们想要得信息,而且可以减少网络的交换量。缓存服务器往往也是代理服务器。对于网络的用户,缓存服务器和代理是不可见的,在用户看来所有的信息都来自访问的网站。

什么是CDN内容分发网络?
CDN的全称是Content Delivery Network,即内容分发网络。其目的是通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构,将网站的内容发布到最接近用户的网络”边缘”,使用户可以就近取得所需的内容,解决Internet网络拥塞状况,提高用户访问网站的响应速度。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因,解决用户访问网站的响应速度慢的根本原因。

二、网络环境:

狭义地讲,内容分发布网络(CDN)是一种新型的网络构建方式,它是为能在传统的IP网发布宽带丰富媒体而特别优化的网络覆盖层;而从广义的角度,CDN代表了一种基于质量与秩序的网络服务模式。简单地说,内容发布网络(CDN)是一个经策略性部署的整体系统,包括分布式存储、负载均衡、网络请求的重定向和内容管理4个要件,而内容管理和全局的网络流量管理(Traffic Management)是CDN的核心所在。通过用户就近性和服务器负载的判断,CDN确保内容以一种极为高效的方式为用户的请求提供服务。总的来说,内容服务基于缓存服务器,也称作代理缓存(Surrogate),它位于网络的边缘,距用户仅有”一跳”(Single Hop)之遥。同时,代理缓存是内容提供商源服务器(通常位于CDN服务提供商的数据中心)的一个透明镜像。这样的架构使得CDN服务提供商能够代表他们客户,即内容供应商,向最终用户提供尽可能好的体验,而这些用户是不能容忍请求响应时间有任何延迟的。据统计,采用CDN技术,能处理整个网站页面的70%~95%的内容访问量,减轻服务器的压力,提升了网站的性能和可扩展性。

公司核心设备使用CISCO6509,每个接口划分了VLAN,连接子公司。各个子公司通过租用电信光纤链路,使用ATM技术连接到总公司。虽然各个子公司使用的电信光纤链路是2Mb,内网访问起来非常快,但是由于公司总出口也就是6509上的出口速度只有15Mb,因此整个公司访问外网是非常缓慢的。一到使用高峰150个分点几千台计算机同时访问internet就会造成几乎0下载速度的问题。

与目前现有的内容发布模式相比较,CDN强调了网络在内容发布中的重要性。通过引入主动的内容管理层的和全局负载均衡,CDN从根本上区别于传统的内容发布模式。在传统的内容发布模式中,内容的发布由ICP的应用服务器完成,而网络只表现为一个透明的数据传输通道,这种透明性表现在网络的质量保证仅仅停留在数据包的层面,而不能根据内容对象的不同区分服务质量。此外,由于IP网的”尽力而为”的特性使得其质量保证是依靠在用户和应用服务器之间端到端地提供充分的、远大于实际所需的带宽通量来实现的。在这样的内容发布模式下,不仅大量宝贵的骨干带宽被占用,同时ICP的应用服务器的负载也变得非常重,而且不可预计。当发生一些热点事件和出现浪涌流量时,会产生局部热点效应,从而使应用服务器过载退出服务。这种基于中心的应用服务器的内容发布模式的另外一个缺陷在于个性化服务的缺失和对宽带服务价值链的扭曲,内容提供商承担了他们不该干也干不好的内容发布服务。

三、解决方法

纵观整个宽带服务的价值链,内容提供商和用户位于整个价值链的两端,中间依靠网络服务提供商将其串接起来。随着互联网工业的成熟和商业模式的变革,在这条价值链上的角色越来越多也越来越细分。比如内容/应用的运营商、托管服务提供商、骨干网络服务提供商、接入服务提供商等等。在这一条价值链上的每一个角色都要分工合作、各司其职才能为客户提供良好的服务,从而带来多赢的局面。从内容与网络的结合模式上看,内容的发布已经走过了ICP的内容(应用)服务器和IDC这两个阶段。IDC的热潮也催生了托管服务提供商这一角色。但是,IDC并不能解决内容的有效发布问题。内容位于网络的中心并不能解决骨干带宽的占用和建立IP网络上的流量秩序。因此将内容推到网络的边缘,为用户提供就近性的边缘服务,从而保证服务的质量和整个网络上的访问秩序就成了一种显而易见的选择。而这就是内容发布网(CDN)服务模式。CDN的建立解决了困扰内容运营商的内容”集中与分散”的两难选择。无疑对于构建良好的互联网价值链是有价值的,也是不可或缺的。

即使是再申请更多的带宽恐怕也很难满足150个分点几千台计算机对外网的访问,因此笔者将带宽扩容方案放置一边。一位朋友介绍了一款产品,号称可以节约60%的带宽。该产品使用的是Web Caching技术。

CDN新应用和客户
目前的CDN服务主要应用于证券、金融保险、ISP、ICP、网上交易、门户网站、媒体站点、大中型公司、网络教学等领域。另外在行业专网、互联网中都可以用到,甚至可以对局域网进行网络优化。利用CDN,这些网站无需投资昂贵的各类服务器、设立分站点,特别是流媒体信息的广泛应用、远程教学课件等消耗带宽资源多的媒体信息,应用CDN网络,把内容复制到网络的最边缘,使内容请求点和交付点之间的距离缩至最小,从而促进Web站点性能的提高,具有重要的意义。CDN网络的建设主要有企业建设的CDN网络,为企业服务;IDC的CDN网络,主要服务于IDC和增值服务;网络运营上主建的CDN网络,主要提供内容推送服务;CDN网络服务商,专门建设的CDN用于做服务,用户通过与CDN机构进行合作,CDN负责信息传递工作,保证信息正常传输,维护传送网络,而网站只需要内容维护,不再需要考虑流量问题。

1)什么是Web Caching:

CDN能够为网络的快速、安全、稳定、可扩展等方面提供保障。

近年来,Internet应用以前所未有的速度增长,大规模的终端用户对带宽提出更高的要求,如果缺乏细致的管理,这种带宽要求对Internet服务提供商来说意味着昂贵的费用,此外,每一次发自终端用户的Internet数据请求将会导致大量不可估量的延迟,如此缓慢的响应速度使得Internet应用和电子商务变得令人厌烦和不切实际。

IDC建立CDN网络,IDC运营商一般需要有分部各地的多个IDC中心,服务对象是托管在IDC中心的客户,利用现有的网络资源,投资较少,容易建设。例如某IDC全国有10个机房,加入IDC的CDN网络,托管在一个节点的Web服务器,相当于有了10个镜像服务器,就近供客户访问。宽带城域网,域内网络速度很快,出城带宽一般就会瓶颈,为了体现城域网的高速体验,解决方案就是将Internet网上内容高速缓存到本地,将Cache部署在城域网各POP点上,这样形成高效有序的网络,用户仅一跳就能访问大部分的内容,这也是一种加速所有网站CDN的应用。

Web Cache就是针对这些问题提出的,它在终端用户和整个Internet之间扮演一个中间媒介角色,一个有效的Web Cache尽可能地直接响应终端用户的请求,减少通过Internet传递的请求数量,和Web浏览器的有限的Cache功能不同,Web Cache使用大量存储空间来同时服务大量的用户,因而,Web Cache能为流行的Web站点快速提供最新的数据,Web Cache还可以加速已经被本地用户访问过的其他Web站点的访问速度,对于那些数据需求超出浏览器Cache限制的用户尤其有用。

CDN的工作原理
在描述CDN的实现原理,让我们先看传统的未加缓存服务的访问过程,以便了解CDN缓存访问方式与未加缓存访问方式的差别:

一种有效的Web Cache可以提供两种关键的益处:

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1、节省Internet连接带宽

由上图可见,用户访问未使用CDN缓存网站的过程为:
1、用户向浏览器提供要访问的域名;
2、浏览器调用域名解析函数库对域名进行解析,以得到此域名对应的IP地址;
3、浏览器使用所得到的IP地址,域名的服务主机发出数据访问请求;
4、浏览器根据域名主机返回的数据显示网页的内容。
通过以上四个步骤,浏览器完成从用户处接收用户要访问的域名到从域名服务主机处获取数据的整个过程。CDN网络是在用户和服务器之间增加Cache层,如何将用户的请求引导到Cache上获得源服务器的数据,主要是通过接管DNS实现,下面让我们看看访问使用CDN缓存后的网站的过程:

2、减少终端用户的响应时间

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通过上图,我们可以了解到,使用了CDN缓存后的网站的访问过程变为:

带宽节约对Internet服务提供商来说可迅速产生实质上的物质节省,减少终端用户的响应时间可有效改善用户对整个Internet的应用体验,对于电子商务和信息传输来说,使“World Wide 等待”变为“World Wide引擎”。

1)、用户向浏览器提供要访问的域名;

2)Web Caching工作原理:

2)、浏览器调用域名解析库对域名进行解析,由于CDN对域名解析过程进行了调整,所以解析函数库一般得到的是该域名对应的CNAME记录,为了得到实际IP地址,浏览器需要再次对获得的CNAME域名进行解析以得到实际的IP地址;在此过程中,使用的全局负载均衡DNS解析,如根据地理位置信息解析对应的IP地址,使得用户能就近访问。

如果没有Web Cache,终端用户的Web浏览器访问将导致Web请求经过Internet发送,由于Internet复杂而无规律的自然特性,这样的请求可能导致冗长的不可估量的延迟,这样的延迟会造成生产力下降和低效的电子商务,对最终用户造成乏味的Internet体验。

3)、此次解析得到CDN缓存服务器的IP地址,浏览器在得到实际的IP地址以后,向缓存服务器发出访问请求;

此外,如此远程的Internet请求消耗了宝贵的额外带宽资源,导致Internet拥塞和Internet服务提供商开支的增加,Web Cache为频繁访问的数据提供了一个方便的存储场所,终端用户通过一个可控的内部链路和Web Cache 连接,现在,如果Web Cache已经保存了所需数据的最新拷贝,Web 浏览器的访问就可以通过Web Cache获得,Web Cache直接将数据发送给终端用户,而不需要产生额外的Internet请求,此外,Web Cache透明地从Internet请求数据不管是用于刷新过期的数据还是请求新数据),性能基准测试表明:有效的Web Cache产品能提供超过50%的带宽节省,Web Cache的部署可有效减少响应时间和额外带宽需求,因而,Web Cache对于终端用户和Internet服务提供商都大有益处。

4)、缓存服务器根据浏览器提供的要访问的域名,通过Cache内部专用DNS解析得到此域名的实际IP地址,再由缓存服务器向此实际IP地址提交访问请求;

3)Web Cache的益处:

5)、缓存服务器从实际IP地址得得到内容以后,一方面在本地进行保存,以备以后使用,二方面把获取的数据返回给客户端,完成数据服务过程;

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