Introducción a la tecnología CDN de redes informáticas

Prefacio

Este artículo combina la tecnología CDN

Que es CDN

CDN (Content Delivery Network, Content Delivery Network) es una red virtual inteligente construida sobre la base de Internet existente. Al implementar servidores de nodos en toda la red, el contenido del sitio de origen se puede distribuir a todos los nodos de CDN para que los usuarios puedan estar cerca. Que necesitas.

¿Por qué necesitamos CDN?

El servicio CDN acorta la demora de acceso para que los usuarios vean contenido, mejora la velocidad de respuesta de los usuarios que visitan el sitio web y la usabilidad del sitio web, y resuelve los problemas de ancho de banda de red pequeño, grandes visitas de usuarios y distribución desigual de puntos de venta.

Ventajas de CDN:

Mejorar la velocidad de respuesta de los usuarios que visitan el sitio web.
Para lograr una cobertura de red entre operadores y regiones
, varios factores, como la interconexión y la no interoperabilidad, las limitaciones geográficas de los ISP regionales y el ancho de banda de exportación limitado, han causado la inaccesibilidad regional del sitio web. La aceleración de CDN puede cubrir líneas globales. A través de la cooperación con los operadores, los recursos de IDC se pueden implementar y los nodos de almacenamiento de distribución de borde de CDN se pueden implementar de manera razonable en proveedores de nodos de red troncal en todo el país para hacer un uso completo de los recursos de ancho de banda y equilibrar el tráfico del sitio de origen.
Para garantizar la seguridad de su sitio web,
la tecnología de equilibrio de carga y almacenamiento distribuido de CDN puede fortalecer la confiabilidad de su sitio web, y agrega de manera bastante invisible un paraguas a su sitio web para hacer frente a la mayoría de los ataques de Internet. El sistema anti-ataque también puede evitar ataques maliciosos en sitios web.
Para copia de seguridad remota:
cuando un servidor falla inesperadamente, el sistema llamará a otros nodos de servidores cercanos en buen estado para proporcionar servicios, lo que proporciona una confiabilidad cercana al 100%, lo que permite que su sitio web nunca caiga.
Para ahorrar costos,
use CDN para acelerar la implementación de sitios web en todo el país. No tiene que considerar la compra de servidores y la operación y el mantenimiento posteriores del alojamiento, la sincronización de duplicación entre servidores y no tiene que preocuparse por administrar y mantenimiento de técnicos, ahorro de mano de obra, energía y recursos económicos.
Para permitirle concentrarse más en el negocio en sí, los
proveedores de aceleración de CDN generalmente brindan servicios integrales. El negocio no se limita a CDN, sino que también admite almacenamiento en la nube, servicios de big data, servicios de video en la nube, etc., y en general proporcione soporte de monitoreo de operación y mantenimiento 7x24 para garantizar que la red esté abierta en cualquier momento, para que pueda usarla con confianza. Y poner más energía en el desarrollo de su negocio principal.

Flujo de trabajo básico de CDN

Cuando el usuario hace clic en la URL del contenido en la página del sitio web, después de que el sistema DNS local se resuelve, el sistema DNS finalmente transferirá el poder de resolución del nombre de dominio al servidor DNS dedicado CDN apuntado por CNAME.
El servidor DNS de la CDN devuelve la dirección IP del dispositivo de equilibrio de carga global de la CDN al usuario.
El usuario inicia una solicitud de acceso a la URL de contenido al dispositivo de equilibrio de carga global de la CDN.
El dispositivo de equilibrio de carga global CDN selecciona un dispositivo de equilibrio de carga regional en el área a la que pertenece el usuario en función de la dirección IP del usuario y la URL del contenido solicitada por el usuario, y le dice al usuario que inicie una solicitud a este dispositivo.
El dispositivo de equilibrio de carga regional seleccionará un servidor de caché adecuado para que el usuario proporcione servicios. La base de selección incluye: juzgar qué servidor es el más cercano al usuario de acuerdo con la dirección IP del usuario; juzgar cuál se basa en el nombre del contenido incluido la URL solicitada por el usuario Un servidor tiene el contenido requerido por el usuario; consulte la situación de carga actual de cada servidor para determinar qué servidor aún tiene la capacidad de servicio. Según el análisis completo de las condiciones anteriores, el dispositivo de equilibrio de carga regional devolverá la dirección IP de un servidor de caché al dispositivo de equilibrio de carga global.
El dispositivo de equilibrio de carga global devuelve la dirección IP del servidor al usuario.
El usuario inicia una solicitud al servidor de caché, y el servidor de caché responde a la solicitud del usuario y transmite el contenido requerido por el usuario al terminal de usuario. Si no hay contenido que el usuario desee en este servidor de caché, y el dispositivo de balance regional aún lo asigna al usuario, entonces este servidor solicitará el contenido de su servidor de caché de nivel superior hasta que se rastree hasta el servidor de origen del sitio web Extraiga el contenido localmente.

El
registro de nombre canónico CNAME (Nombre canónico) se utiliza para describir la correspondencia entre los alias y los nombres de dominio. Este registro le permite asignar varios nombres a la misma computadora.
Cuando el servidor de nombres de dominio busca un nombre de dominio y encuentra un registro CNAME, reemplazará el alias de dominio con el nombre canónico en el registro, y luego verificará el registro A del nombre canónico para encontrar la dirección IP correspondiente al nombre canónico. De esta manera, se da cuenta de la respuesta de la dirección IP a la solicitud para encontrar el nombre de dominio.

Arquitectura del sistema CDN

Sistema de servicios de distribución
La función principal del sistema es impulsar y almacenar contenido desde el centro de origen de contenido hasta el borde, y realizar la distribución de red completa del flujo de datos de contenido real y los servicios de solicitud de datos para los usuarios finales.
Sistema de equilibrio de carga
Es el centro neurálgico de un sistema CDN, su función principal es programar el acceso a todos los usuarios que inician solicitudes de servicio y determinar la dirección de acceso final real proporcionada a los usuarios.
Sistema de gestión de operaciones CDN
Es similar al sistema de gestión de operaciones de telecomunicaciones general, dividido en dos subsistemas: gestión de operaciones y gestión de redes.
- El subsistema de gestión de operaciones es la entidad funcional de gestión empresarial del sistema CDN. Es responsable de procesar algunas tareas de recopilación, clasificación y entrega necesarias para la interacción con sistemas externos a nivel empresarial, incluida la gestión de clientes, gestión de productos, gestión de facturación, estadísticas análisis y otras funciones.
- El subsistema de administración de red implementa la administración de equipos de red, administración de topología, monitoreo de enlaces y administración de fallas del sistema CDN, y proporciona una interfaz para que los administradores administren y operen de manera centralizada los recursos de toda la red, generalmente basada en Web.

Clasificación del sistema CDN

Desde la perspectiva de los tipos de contenido que lleva CDN, hay principalmente contenido web estático, contenido web dinámico, medios de transmisión, archivos descargables y protocolos de aplicación, por lo que dividimos los servicios CDN en:

Aceleración web
Streaming de aceleración
Aceleración de transferencia de archivos
Aceleración del protocolo de aplicación

Modelo de sistema CDN

Entre ellos, la dirección del eje X horizontal se divide de acuerdo con diferentes tipos de capacidades comerciales, y la
dirección del eje Y vertical se divide de acuerdo con la estructura de red de tres niveles de centro, área y borde (según la escala de la red, el el nivel de área es opcional); la
dirección del eje Z se basa en el plano de datos y la gestión El plano y el plano de control se dividen.

Dirección del eje X
Es un sistema vertical que va desde el cabezal del sistema hasta la terminal. Cada capacidad empresarial puede tener su propio equipo de capa central, de área y de borde, así como su propio sistema de gestión independiente, sistema de equilibrio de carga y distribución sistema de servicio. Por lo tanto, en la dirección del eje X, cada capacidad de servicio CDN puede ser un conjunto de subsistemas relativamente independientes.
En la dirección del eje Y,
su división jerárquica se basa en los requisitos de almacenamiento en caché gradual de CDN, programación jerárquica y servicios jerárquicos. Las funciones de administración, las funciones de programación, las funciones de almacenamiento en caché y las funciones de servicio de la CDN se implementan jerárquicamente, y las mismas entidades funcionales en diferentes niveles cooperan entre sí. Desde el punto de vista de la función de control, el siguiente nivel de la entidad de control suele ser el ejecutor del nivel superior de la entidad de control; desde la perspectiva de la función de caché, el caché de nivel superior es el proveedor de contenido del siguiente nivel de la entidad de caché; desde la perspectiva de la función de servicio, el nivel superior La entidad de servicio de primer nivel es el complemento de capacidad y el respaldo de la entidad de servicio del siguiente nivel.
Dirección del eje Z La
capa de gestión completa principalmente la gestión de la red CDN y el procesamiento de la lógica empresarial. La administración de red proporciona administración de configuración, administración de fallas, administración del rendimiento de la red y administración de seguridad de la red a nivel de red IP. Es responsable de abstraer la red y los recursos del equipo de todo el sistema CDN, extraer sus capacidades comerciales y proporcionarlas a la parte superior plataforma de negocios. El procesamiento de la lógica empresarial significa que el sistema CDN ayuda a su plataforma empresarial de servicios a completar la realización de algunas funciones de la capa de aplicación, completa la adaptación de la interfaz con otros sistemas y es responsable de la autenticación del sistema, facturación, análisis estadístico, gestión del sistema, gestión de usuarios y Gestión de SP y otras funciones. El plano de control es responsable de administrar la distribución de contenido de toda la red CDN y controlar la distribución de contenido y las estrategias de enrutamiento de acceso Es el punto de control del flujo de datos de contenido de todo el sistema de distribución de contenido. El plano de datos es responsable del trabajo de distribución de contenido real. Según los requisitos específicos de la intersección de la dirección del eje Z y el eje X y el eje Y, el dispositivo del plano de datos tiene diferentes capacidades de prestación de servicios de aplicaciones.

Balanceo de carga global GSLB

El equilibrio de carga
consiste en asignar una gran cantidad de solicitudes a diferentes nodos de servicio mediante una estrategia determinada. Puede mejorar la velocidad de impacto del servidor y la eficiencia de utilización, evitar un solo punto de falla de los módulos de software o hardware, resolver problemas de congestión de la red, lograr independencia geográfica y brindar a los usuarios una calidad de acceso más consistente.
El balanceo de carga global GSLB se
debe a varios factores inestables en la realidad, como un corte de energía en un centro de datos donde se encuentra un clúster de servidores, inundaciones o terremotos que causan la parálisis del centro de datos, etc. En un centro de datos, no importa qué tecnología se adopte, siempre puede haber algunos factores irresistibles que provocan su parálisis. Por lo tanto, los servidores generalmente se implementan en múltiples centros de datos para minimizar la probabilidad y el alcance de los desastres que afectan la calidad del servicio.
Además, el sistema CDN siempre quiere usar el dispositivo más cercano al usuario para brindarle servicios, lo que también requiere el despliegue de múltiples nodos en diferentes regiones.
El sistema GSLB aborda este problema. Es responsable de cooperar entre múltiples nodos CDN, manteniendo la carga de cada nodo y dispositivo a un nivel que conduzca a brindar servicios de calidad. El resultado del equilibrio de carga de GSLB puede asignar usuarios directamente a RS, o puede llevar a los usuarios al siguiente nivel del sistema de equilibrio de carga.
Comparación de los métodos de implementación de GSLB Métodos de
resolución basados en DNS comúnmente utilizados actualmente

Conclusión

Este artículo combina el conocimiento relacionado con CDN para tener una comprensión más general de la red.

Referencia:
Introducción básica al concepto de CDN Breve introducción al
principio de CDN