CDN - Análisis de principios

1. La solicitud de red del navegador

Para comprender el tema de la CDN, primero debemos comprender el proceso de un navegador que envía una solicitud. El proceso general se muestra en la siguiente figura.

1.  El usuario ingresa el nombre de dominio de la URL a la que se accederá en el navegador.
2. El navegador solicita la resolución del nombre de dominio del servidor DNS local.
3. Si el servidor DNS local tiene el resultado de la resolución del nombre de dominio, responderá directamente a la solicitud del usuario y devolverá la dirección IP correspondiente al nombre de dominio.
4. Si el servidor DNS local no tiene el resultado de la resolución del nombre de dominio, solicitará recursivamente la resolución al sistema DNS y luego devolverá el resultado al usuario.
5. Una vez que el navegador obtiene el resultado de la resolución del nombre de dominio, en realidad es la dirección IP correspondiente al nombre de dominio.
6. Luego, el navegador solicita el contenido del servidor.
7. El servidor devuelve el contenido solicitado por el usuario al navegador.

A través de pasos tan complicados, los usuarios pueden ver el contenido de la página. Pero, de hecho, en los pasos 6 y 7, también ha pasado un proceso muy complicado en el medio. Para expresarlo más claramente, podemos dividir este proceso en 3 nodos principales, como se muestra en la siguiente figura.

 El servidor del sitio web sale a través de la red pública, luego pasa a través de la red troncal de larga distancia y finalmente llega a la red de área local del usuario a través del módem de banda ancha del usuario y finalmente llega al navegador de la computadora del usuario.

Entre ellos, la transmisión de la red troncal de larga distancia es la que más tiempo consume, necesita pasar por la sala de cómputo donde se encuentra el servidor del sitio web, la red troncal, la red de área metropolitana donde se encuentra el usuario y el red de acceso donde se encuentra el usuario La distancia física de transmisión es muy larga. 

En este caso, si se transmite una gran cantidad de datos y el número de usuarios que acceden es particularmente grande, habrá una gran demora, lo que afectará la experiencia del usuario. Al mismo tiempo, cada solicitud de datos requiere una larga transmisión de datos, lo que es una carga para la red troncal de larga distancia.

Un ejemplo muy vívido de la escena que acabamos de mencionar es la escena del robo de entradas durante el Festival de Primavera. Cuando obtengamos boletos para el Festival de Primavera, iniciaremos sesión en el sitio web 12306. Debe haber muchos recursos de imágenes en el sitio web. En este momento, puede haber 100 millones de personas al mismo tiempo y solicitarán una imagen idéntica al mismo tiempo.

En este momento, si todos seguimos el proceso anterior para solicitar datos de imagen una vez, se generarán 100 millones de transmisiones de datos de red, ¡lo cual es un desastre para la infraestructura de Internet de todo nuestro país!

Pero el hecho es que 12306 no parece colgar.

Entonces, ¿cómo resuelven este problema? La respuesta es: CDN!

2. ¿Qué es una CDN?

De hecho, CDN significa red de distribución de contenido y su nombre completo en inglés es Content Delivery Network.

En pocas palabras, CDN puede almacenar datos en el nodo de datos más cercano al usuario por adelantado, para evitar viajes de larga distancia a través de la red troncal de larga distancia y, finalmente, lograr el propósito de reducir la carga de la red troncal y mejorar el acceso. velocidad. 

De acuerdo con nuestro escenario anterior, si no hay CDN, cada solicitud debe ir desde el servidor del sitio web hasta la salida de la red pública, la red troncal de larga distancia, el acceso del usuario a la LAN y finalmente llegar al navegador. Pero cuando hay un CDN, puede quedar de la siguiente manera:

 

Cuando el navegador solicita datos de imágenes, primero irá al servidor de caché de CDN para obtenerlos. Si se obtienen los datos, entonces regrese directamente. De lo contrario, pasará por la red troncal de larga distancia y finalmente llegará al servidor del sitio web para obtener datos de imagen. Entonces, siempre que carguemos imágenes en el servidor de caché CDN con anticipación, podemos reducir en gran medida el tráfico de red y la demora de la red.

De la imagen de arriba, podemos pensar: ¿No es esto simplemente agregar un servidor entre la red troncal de larga distancia y la LAN del usuario? Pero, de hecho, este no es el caso. CDN en realidad acorta la distancia de solicitud de datos.

Sabemos que la ubicación del usuario puede estar en todo el país. Para reducir la demora de la transmisión de la red tanto como sea posible, los servidores de caché de CDN generalmente se configuran cerca del servidor de CDN del usuario, para que los usuarios de varias regiones puedan solicite directamente el servidor CDN correspondiente sin viajar de un lado a otro de la mitad de China, ¡lo que mejora enormemente la eficiencia!

Por lo tanto, cuando hablamos de red de distribución de contenido, debemos tener en cuenta la siguiente imagen: los servidores de caché CDN en todo el país forman nuestra red de distribución de contenido. Cada solicitud de usuario irá al servidor CDN más cercano para solicitar datos, mejorando así en gran medida la velocidad de acceso.

3. Principio de funcionamiento de CDN

En este punto, creo que todos saben qué es un CDN. Pero, de hecho, la combinación de CDN con DNS sigue siendo un poco complicada. Después de unirse a la CDN, la solicitud de red del navegador se vuelve como se muestra en la figura a continuación.

1. El navegador inicia una solicitud de URL de imagen y, después de la resolución del DNS local, el derecho de resolución del nombre de dominio se transferirá al servidor DNS dedicado de CDN al que apunta el nombre de dominio CNAME.

2. El servidor DNS de la CDN devuelve la dirección IP del dispositivo de equilibrio de carga global de la CDN al navegador.

3. El navegador inicia una solicitud de URL al dispositivo de equilibrio de carga global CDN.

4. El dispositivo de equilibrio de carga global CDN selecciona un dispositivo de equilibrio de carga regional en la región a la que pertenece el usuario de acuerdo con la dirección IP del usuario y la URL solicitada por el usuario, e inicia una solicitud al mismo.

5. El dispositivo de equilibrio de carga regional seleccionará el servidor de caché CDN más adecuado para el usuario (la base para la consideración incluye: carga del servidor, distancia del usuario, etc.) y lo devolverá al dispositivo de equilibrio de carga global.

6. El dispositivo de equilibrio de carga global devuelve al usuario la dirección IP del servidor de caché CDN seleccionado.

7. El usuario inicia una solicitud al servidor de caché de CDN, el servidor de caché responde a la solicitud del usuario y finalmente devuelve el contenido requerido por el usuario al navegador.

Los sitios web que usan servicios de CDN solo necesitan entregar los derechos de resolución de nombres de dominio al proveedor de servicios de CDN y luego cargar el contenido que se distribuirá en el CDN para lograr la aceleración del contenido.

4. Resumen

Mirándolo de esta manera, de hecho, la red de distribución de contenido CDN es esencialmente una gran cantidad de servidores de almacenamiento en caché en todo el mundo. Al cooperar con DNS, encuentre un servidor de caché de CDN más cercano al usuario y luego distribuya rápidamente los datos al usuario.

A través de la tecnología CDN, no solo reducimos la carga de tráfico en la red troncal general, sino que también mejoramos la experiencia del usuario.