¿Qué es la tecnología CDN?
El nombre completo de DN es Content Delivery Network, que es red de distribución de contenidos. Su propósito es agregar una nueva capa de arquitectura de red a la Internet existente para publicar contenido del sitio web en el "borde" de la red más cercano a los usuarios, de modo que los usuarios puedan obtener el contenido que necesitan cerca y resolver la congestión de la red de Internet. Mejorar la velocidad de respuesta de los usuarios que acceden al sitio web. Técnicamente, resuelve de manera integral el problema de la velocidad de respuesta lenta cuando los usuarios visitan el sitio web debido a motivos como un ancho de banda de red pequeño, visitas de grandes usuarios, distribución desigual de los puntos de venta, etc.
De hecho, la red de distribución de contenido (CDN) es un nuevo tipo de método de construcción de red. Es una superposición de red especialmente optimizada para publicar medios enriquecidos de banda ancha en redes IP tradicionales y en un sentido amplio; de CDN, CDN representa un modelo de servicio de red basado en la calidad y el orden. En pocas palabras, una red de distribución de contenido (CDN) es un sistema general implementado estratégicamente, que incluye los cuatro elementos de almacenamiento distribuido, equilibrio de carga, redirección de solicitudes de red y gestión de contenido. La gestión de contenido y la gestión del tráfico de red global (Gestión del tráfico) son. núcleo de CDN. Al juzgar la proximidad del usuario y la carga del servidor, CDN garantiza que el contenido se entregue a las solicitudes de los usuarios de una manera extremadamente eficiente. En general, los servicios de contenidos se basan en servidores de caché, también llamados cachés proxy (Surrogate), que se ubican en el borde de la red y están a sólo "un solo salto" de distancia de los usuarios. Al mismo tiempo, la caché del proxy es un espejo transparente del servidor de origen del proveedor de contenidos (generalmente ubicado en el centro de datos del proveedor de servicios CDN). Una arquitectura de este tipo permite a los proveedores de servicios CDN brindar la mejor experiencia posible a los usuarios finales en nombre de sus clientes, los proveedores de contenido, que no pueden tolerar ningún retraso en los tiempos de respuesta de las solicitudes. Según las estadísticas, el uso de la tecnología CDN puede manejar entre el 70 y el 5% de las visitas de contenido de toda la página del sitio web, lo que reduce la presión sobre el servidor y mejora el rendimiento y la escalabilidad del sitio web.
En comparación con el modelo de publicación de contenidos actual, CDN enfatiza la importancia de la red en la publicación de contenidos. Al introducir la gestión activa de contenidos y el equilibrio de carga global, CDN es fundamentalmente diferente del modelo de publicación de contenidos tradicional. En el modelo de publicación de contenido tradicional, la publicación de contenido la completa el servidor de aplicaciones ICP y la red solo aparece como un canal de transmisión de datos transparente. Esta transparencia se refleja en el hecho de que la garantía de calidad de la red solo se mantiene al nivel de los datos. paquetes y no pueden diferenciar la calidad del servicio en función de diferentes objetos de contenido. Además, debido a la naturaleza de "mejor esfuerzo" de la red IP, su garantía de calidad depende de proporcionar suficiente ancho de banda de extremo a extremo entre los usuarios y los servidores de aplicaciones, que es mucho mayor de lo que realmente se requiere. Bajo este modelo de publicación de contenidos, no sólo se ocupa una gran cantidad de ancho de banda troncal valioso, sino que la carga en el servidor de aplicaciones ICP también se vuelve muy pesada e impredecible. Cuando ocurren algunos eventos calientes y aumento de tráfico, se producirá un efecto de punto caliente local, lo que provocará que el servidor de aplicaciones se sobrecargue y quede fuera de servicio. Otro defecto de este modelo de publicación de contenidos basado en un servidor de aplicaciones central es la falta de servicios personalizados y la distorsión de la cadena de valor de los servicios de banda ancha. Los proveedores de contenidos asumen servicios de publicación de contenidos que no deberían ni pueden ofrecer bien.
Si se analiza toda la cadena de valor del servicio de banda ancha, los proveedores de contenido y los usuarios se encuentran en ambos extremos de toda la cadena de valor, y se confía en los proveedores de servicios de red para conectarlos en el medio. A medida que la industria de Internet madura y los modelos de negocio cambian, los roles en esta cadena de valor se subdividen cada vez más. Por ejemplo, operadores de contenidos/aplicaciones, proveedores de servicios de alojamiento, proveedores de servicios de red troncal, proveedores de servicios de acceso, etc. Todos los roles en esta cadena de valor deben trabajar juntos y realizar sus propias tareas para brindar buenos servicios a los clientes, creando así una situación en la que todos ganen. Desde la perspectiva del modelo combinado de contenido y red, la publicación de contenido ha pasado por dos etapas: servidor de contenido (aplicación) ICP e IDC. La moda por IDC también ha dado lugar al papel de proveedor de servicios gestionados. Sin embargo, IDC no puede resolver el problema de la publicación eficaz de contenidos.
El contenido ubicado en el centro de la red no puede resolver la ocupación del ancho de banda de la red troncal y establecer el orden del tráfico en la red IP. Por lo tanto, es una opción obvia llevar contenido al borde de la red y proporcionar a los usuarios servicios de borde cercanos para garantizar la calidad del servicio y el orden de acceso en toda la red. Y este es el modelo de servicio de la red de distribución de contenidos (CDN). El establecimiento de CDN resuelve el dilema de "concentración y descentralización" de contenido que preocupa a los operadores de contenido. Sin duda, es valioso para construir una buena cadena de valor de Internet y también es un servicio óptimo indispensable de aceleración de sitios web.
Aplicaciones de CDN
Los servicios CDN actuales se utilizan principalmente en valores, seguros financieros, ISP, ICP, transacciones en línea, portales, grandes y medianas empresas, enseñanza en línea y otros campos. . Además, se puede utilizar en redes privadas industriales e Internet, e incluso se puede utilizar para la optimización de redes de área local. Al utilizar CDN, estos sitios web no necesitan invertir en varios servidores costosos ni configurar subsitios, especialmente la aplicación generalizada de información multimedia en tiempo real, material didáctico a distancia y otra información multimedia que consume una gran cantidad de recursos de ancho de banda. utilizado para copiar el contenido al borde de la red. Es de gran importancia minimizar la distancia entre el punto de solicitud de contenido y el punto de entrega, promoviendo así la mejora del rendimiento del sitio web. La construcción de redes CDN incluye principalmente redes CDN construidas por empresas para servir a empresas; la red CDN de IDC sirve principalmente a IDC y servicios de valor agregado; las redes CDN construidas principalmente para operaciones de red brindan principalmente servicios de envío de contenido de red CDN; se utiliza para los servicios que los usuarios cooperan con la organización CDN. La CDN es responsable de la transmisión de información, garantiza la transmisión normal de información y mantiene la red de transmisión. El sitio web solo necesita mantenimiento de contenido y ya no necesita considerar problemas de tráfico.
CDN puede ofrecer garantías de velocidad, seguridad, estabilidad y escalabilidad de la red.
Cuando IDC establece una red CDN, los operadores de IDC generalmente necesitan tener múltiples centros IDC distribuidos por todo el país. Los objetivos del servicio son los clientes alojados en el centro IDC. Utiliza recursos de red existentes, requiere menos inversión y. es fácil de construir. Por ejemplo, un IDC tiene 10 salas de computadoras en todo el país. Si se une a la red CDN del IDC y aloja un servidor web en un nodo, equivale a tener 10 servidores espejo cercanos a los que pueden acceder los clientes. En una red de área metropolitana de banda ancha, la velocidad de la red dentro del dominio es muy rápida y el ancho de banda saliente es generalmente un cuello de botella. Para reflejar la experiencia de alta velocidad de la red de área metropolitana, la solución es almacenar en caché el contenido de Internet localmente. Implemente el caché en cada punto POP de la red del área metropolitana, esto forma una red eficiente y ordenada, y los usuarios pueden acceder a la mayoría del contenido en un solo salto. Esta también es una aplicación que acelera la CDN para todos los sitios web.
Principios técnicos de CDN
Al describir el principio de implementación de CDN, primero veamos el proceso de acceso a los servicios tradicionales sin caché para comprender CDN. almacenamiento en caché La diferencia entre el método de acceso y el método de acceso sin caché:
Como se puede ver en la figura anterior, el proceso por el cual los usuarios acceden a sitios web que no utilizan el almacenamiento en caché CDN es:
El usuario proporciona al navegador el nombre de dominio al que desea acceder.
El navegador llama a la biblioteca de funciones de resolución de nombres de dominio para resolver el nombre de dominio y obtener la dirección IP correspondiente al nombre de dominio
<. p>El navegador utiliza la dirección IP obtenida y el host de servicio del nombre de dominio emite una solicitud de acceso a datos.El navegador muestra el contenido de la página web en función de los datos devueltos por el host del nombre de dominio.
A través de los cuatro pasos anteriores, el navegador completa todo el proceso, desde recibir el nombre de dominio al que el usuario desea acceder hasta obtener datos del host del servicio de nombres de dominio.
La red CDN agrega una capa de caché entre el usuario y el servidor. La forma de guiar la solicitud del usuario al caché para obtener los datos del servidor de origen se logra principalmente asumiendo el control de DNS. sitio web almacenado en caché por CDN:
A través de la figura anterior, podemos entender que el proceso de acceso al sitio web después de usar el caché CDN se convierte en:
El usuario proporciona el nombre de dominio al que accederá el navegador;
El navegador llama a la biblioteca de resolución de nombres de dominio para resolver el nombre de dominio. Dado que CDN ha ajustado el proceso de resolución de nombres de dominio, la biblioteca de funciones de resolución generalmente obtiene el registro CNAME correspondiente al nombre de dominio. Para obtener la dirección IP real, el navegador debe resolver el nombre de dominio nuevamente. El nombre de dominio CNAME obtenido se analiza para obtener la dirección IP real. En este proceso, se utiliza la resolución DNS de equilibrio de carga global, como el análisis de la dirección IP real. Dirección IP basada en información de ubicación geográfica, para que los usuarios puedan acceder a lugares cercanos.
Este análisis obtiene la dirección IP del servidor de caché CDN. Después de obtener la dirección IP real, el navegador envía una solicitud de acceso al servidor de caché;
El servidor de caché responde a la. requisitos proporcionados por el navegador para el nombre de dominio al que se accede, la dirección IP real del nombre de dominio se obtiene a través de la resolución DNS interna dedicada del caché, y luego el servidor de caché envía una solicitud de acceso a la dirección IP real
El cliente muestra los datos devueltos por el servidor de caché y completa todo el proceso de solicitud de datos de navegación. Del análisis anterior, podemos deducir que, para ser transparente para los usuarios normales (es decir, después de agregar el caché, el cliente del usuario no necesita realizar ninguna configuración y puede acceder directamente al nombre de dominio original del sitio web acelerado), pero también debe ser transparente para el sitio web designado. Para proporcionar servicios de aceleración y al mismo tiempo reducir el impacto en ICP, solo necesita modificar la parte de resolución del nombre de dominio durante todo el proceso de acceso para lograr servicios de aceleración transparentes. El siguiente es el proceso de operación específico. de la implementación de la red CDN.
Como ICP, solo necesita entregar los derechos de interpretación del nombre de dominio al operador de CDN, y no necesita realizar ninguna modificación en otros aspectos durante la operación, el ICP modifica el registro de resolución de su; Propio nombre de dominio, generalmente usando cname para apuntar al caché de la red CDN La dirección del servidor.
Como operador de CDN, primero debe proporcionar una resolución pública para el nombre de dominio ICP. Para implementar la lista de clasificación, generalmente es necesario apuntar el resultado de la interpretación del nombre de dominio ICP a un registro CNAME;
p>Cuando sea necesario Sorlist, los operadores de CDN pueden usar DNS para realizar un procesamiento especial en el proceso de resolución de nombres de dominio señalado por CNAME, de modo que cuando el servidor DNS reciba una solicitud del cliente, pueda devolver diferentes direcciones IP del mismo dominio. nombre basado en la dirección IP del cliente;
Dado que la dirección IP obtenida de cname lleva información del nombre de host, después de que la solicitud llega al caché, el caché debe conocer la dirección IP del servidor de origen, por lo que un servidor DNS interno se mantiene dentro del operador CDN para interpretar el nombre de dominio visitado por el usuario y la dirección IP real;
Al mantener el servidor DNS interno, también es necesario mantener un servidor de autorización para controlar qué nombres de dominio pueden ser. almacenados en caché y cuáles no pueden almacenarse en caché para evitar situaciones de proxy abierto.
Arquitectura de red CDN
La arquitectura de red CDN se compone principalmente de dos partes, divididas en dos partes: el centro y el borde. El centro se refiere al centro de gestión de la red CDN y al centro. El centro de resolución de redirección DNS, que es responsable de la carga global, el sistema de equipos está instalado en la sala de computadoras del centro de administración. El borde se refiere principalmente al nodo externo y al operador de distribución CDN, que consiste principalmente en caché. y equilibrador de carga.
Cuando un usuario visita un sitio web que se ha unido al servicio CDN, la solicitud de resolución de nombre de dominio eventualmente se entregará al DNS de equilibrio de carga global para su procesamiento.
El DNS de equilibrio de carga global proporciona a los usuarios la dirección de nodo más cercana al usuario en ese momento a través de un conjunto de políticas predefinidas, para que los usuarios puedan recibir servicios rápidos. Al mismo tiempo, también mantiene comunicación con todos los nodos CDNC distribuidos en todo el mundo, recopila el estado de comunicación de cada nodo y garantiza que las solicitudes de los usuarios no se distribuyan a nodos CDN no disponibles. De hecho, realiza un equilibrio de carga global a través de DNS.
Para los usuarios normales de Internet, cada nodo CDN equivale a una WEB colocada a su alrededor. A través del control del DNS de equilibrio de carga global, la solicitud del usuario se dirige de forma transparente al nodo más cercano a él, y el servidor CDN en el nodo responderá a la solicitud del usuario al igual que el servidor original del sitio web. Al estar más cerca del usuario, el tiempo de respuesta es necesariamente más rápido.
Cada nodo CDN se compone de dos partes: el dispositivo de equilibrio de carga y el servidor de caché
El dispositivo de equilibrio de carga es responsable del equilibrio de carga de cada caché en cada nodo para garantizar la eficiencia de trabajo del nodo Al mismo tiempo, el dispositivo de equilibrio de carga también es responsable de recopilar información sobre los nodos y el entorno circundante, mantener la comunicación con el DNS de carga global y lograr el equilibrio de carga de todo el sistema;
El servidor de caché (Cache) es responsable de almacenar una gran cantidad de información en el sitio web del cliente y responde a las solicitudes de acceso de los usuarios locales como un servidor de sitios web cercano al usuario.
El sistema de gestión de CDN es la garantía para el normal funcionamiento de todo el sistema. No solo puede monitorear varios subsistemas y equipos en el sistema en tiempo real y generar las alarmas correspondientes para varias fallas, sino también monitorear el tráfico total en el sistema y el tráfico de cada nodo en tiempo real, y guardarlos en la base de datos del sistema. para que los administradores de red puedan realizar fácilmente análisis adicionales. A través de un completo sistema de gestión de red, los usuarios pueden modificar la configuración del sistema.
Teóricamente, la red CDN más simple tiene un DNS responsable del equilibrio de carga global y un caché para cada nodo a ejecutar. DNS admite la resolución de diferentes IP según la dirección IP de origen del usuario para lograr un acceso cercano. Para garantizar una alta disponibilidad, etc., es necesario monitorear el tráfico y el estado de salud de cada nodo. Cuando una sola caché en un nodo no puede tener suficiente capacidad, se necesitan varias cachés. Cuando varias cachés funcionan al mismo tiempo, se necesita un equilibrador de carga para que el grupo de cachés funcione en conjunto.