CDN 是什么鬼？一文細(xì)說(shuō) CDN
如今這個(gè)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，越來(lái)越多的人使用手機(jī)觀看視頻，豐富自己的娛樂(lè)生活。
可是，大家在追劇的時(shí)候，有沒(méi)有想過(guò)一個(gè)問(wèn)題——為什么有時(shí)候明明自己手機(jī)的網(wǎng)速很快，但觀看視頻時(shí)，仍然卡頓?
回答這個(gè)問(wèn)題之前，我們先來(lái)做一道算術(shù)題。
以之前很火的“延禧攻略”為例，當(dāng)時(shí)曾經(jīng)在某視頻APP實(shí)現(xiàn)了1千萬(wàn)用戶同時(shí)在線觀看。
如果大家觀看的是1080p清晰度的視頻(理論上需要4Mbps帶寬)，那么，累計(jì)需要的流量帶寬是10,000,000×4Mbps=40,000,000Mbps=40Tbps。
對(duì)于優(yōu)酷、愛(ài)奇藝這樣的互聯(lián)網(wǎng)視頻內(nèi)容提供商來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是非常巨大的流量壓力。
我們普通計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡，是1Gbps的帶寬。如果優(yōu)酷有一臺(tái)超級(jí)服務(wù)器，那么，這臺(tái)超級(jí)服務(wù)器就需要4萬(wàn)塊網(wǎng)卡，而且必須百分之百跑滿速度，才能夠?qū)崿F(xiàn)這1千萬(wàn)用戶的流暢觀看。
對(duì)于一些實(shí)力不夠的服務(wù)商，或者突發(fā)流量陡增的情況，就會(huì)造成擁塞，從而導(dǎo)致卡頓和延時(shí)。
有這么一個(gè)說(shuō)法：當(dāng)用戶打開(kāi)一個(gè)頁(yè)面，等待超過(guò)4秒，他就會(huì)關(guān)閉這個(gè)頁(yè)面。也就是說(shuō)，這個(gè)用戶就會(huì)流失。
▼這應(yīng)該是大家最討厭的符號(hào)
用戶的流失，就意味著金錢(qián)的流失。沒(méi)有任何一家互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商希望這樣的情況發(fā)生。所以，它們必須想方設(shè)法讓自己的內(nèi)容盡快呈現(xiàn)，縮短用戶的等待時(shí)間，提升用戶的體驗(yàn)。
而CDN，就是一項(xiàng)非常有效的縮短時(shí)延的技術(shù)。
CDN的誕生
上世紀(jì)80年代，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)剛剛走入民用領(lǐng)域。
人們主要通過(guò)撥號(hào)來(lái)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，帶寬很低，用戶也很少，所以，沒(méi)有對(duì)骨干網(wǎng)以及服務(wù)器帶來(lái)壓力。
隨著互聯(lián)網(wǎng)的爆炸式發(fā)展，用戶越來(lái)越多，加上寬帶接入網(wǎng)的出現(xiàn)，內(nèi)容源服務(wù)器和骨干網(wǎng)絡(luò)的壓力越來(lái)越大，無(wú)法及時(shí)響應(yīng)用戶的訪問(wèn)需求。
1995年，麻省理工學(xué)院教授、互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)明者之一，Tim Berners-Lee博士發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)擁塞越來(lái)越嚴(yán)重，將會(huì)成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最大障礙。
于是，他提出一個(gè)學(xué)術(shù)難題，希望有人能發(fā)明一種全新的、從根本上解決問(wèn)題的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的無(wú)擁塞分發(fā)。
當(dāng)時(shí)Tim Berners-Lee博士的隔壁，是Tom Leighton教授的辦公室。他是一位麻省理工學(xué)院應(yīng)用數(shù)學(xué)教授。
Tom Leighton
他被Berners-Lee的挑戰(zhàn)激起了興趣，于是他請(qǐng)研究生Danny C. Lewin和其他幾位頂級(jí)研究人員一起破解這個(gè)技術(shù)難題。
Danny C. Lewin
最終，他們開(kāi)發(fā)了利用數(shù)學(xué)運(yùn)算法則來(lái)處理內(nèi)容的動(dòng)態(tài)路由算法技術(shù)，有效地解決了這個(gè)難題。這個(gè)技術(shù)，就是CDN。
他們還為此專門(mén)成立了公司，發(fā)揮其商業(yè)價(jià)值。這個(gè)公司，就是后來(lái)鼎鼎大名的CDN服務(wù)鼻祖——Akamai公司。
CDN的原理
CDN這個(gè)技術(shù)其實(shí)說(shuō)起來(lái)并不復(fù)雜，最初的核心理念，就是將內(nèi)容緩存在終端用戶附近。
內(nèi)容源不是遠(yuǎn)么?那么，我們就在靠近用戶的地方，建一個(gè)緩存服務(wù)器，把遠(yuǎn)端的內(nèi)容，復(fù)制一份，放在這里，不就OK了?
因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)是把內(nèi)容進(jìn)行了分發(fā)，所以，它的名字就叫做CDN——Content Delivery Network，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。
具體來(lái)說(shuō)，CDN就是采用更多的緩存服務(wù)器(CDN邊緣節(jié)點(diǎn))，布放在用戶訪問(wèn)相對(duì)集中的地區(qū)或網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)用戶訪問(wèn)網(wǎng)站時(shí)，利用全局負(fù)載技術(shù)，將用戶的訪問(wèn)指向距離最近的緩存服務(wù)器上，由緩存服務(wù)器響應(yīng)用戶請(qǐng)求。(有點(diǎn)像電商的本地倉(cāng)吧?)
大家可能覺(jué)得，這個(gè)不就是“鏡像服務(wù)器”嘛?其實(shí)不一樣。鏡像服務(wù)器是源內(nèi)容服務(wù)器的完整復(fù)制。而CDN，是部分內(nèi)容的緩存，智能程度更高。
確切地說(shuō)，CDN=更智能的鏡像+緩存+流量導(dǎo)流。
而且還需要注意的是，CDN并不是只能緩存視頻內(nèi)容，它還可以對(duì)網(wǎng)站的靜態(tài)資源(例如各類型圖片、html、css、js等)進(jìn)行分發(fā)，對(duì)移動(dòng)應(yīng)用APP的靜態(tài)內(nèi)容(例如安裝包apk文件、APP內(nèi)的圖片視頻等)進(jìn)行分發(fā)。
我們來(lái)舉個(gè)例子，看看CDN的具體工作流程。
如果某個(gè)用戶想要訪問(wèn)優(yōu)酷的視頻點(diǎn)播內(nèi)容，那么：
具體步驟：
①、當(dāng)用戶點(diǎn)擊APP上的內(nèi)容，APP會(huì)根據(jù)URL地址去本地DNS(域名解析系統(tǒng))尋求IP地址解析。
②、本地DNS系統(tǒng)會(huì)將域名的解析權(quán)交給CDN專用DNS服務(wù)器。
③、CDN專用DNS服務(wù)器，將CDN的全局負(fù)載均衡設(shè)備IP地址返回用戶。
④、用戶向CDN的負(fù)載均衡設(shè)備發(fā)起內(nèi)容URL訪問(wèn)請(qǐng)求。
⑤、CDN負(fù)載均衡設(shè)備根據(jù)用戶IP地址，以及用戶請(qǐng)求的內(nèi)容URL，選擇一臺(tái)用戶所屬區(qū)域的緩存服務(wù)器。
⑥、負(fù)載均衡設(shè)備告訴用戶這臺(tái)緩存服務(wù)器的IP地址，讓用戶向所選擇的緩存服務(wù)器發(fā)起請(qǐng)求。
⑦、用戶向緩存服務(wù)器發(fā)起請(qǐng)求，緩存服務(wù)器響應(yīng)用戶請(qǐng)求，將用戶所需內(nèi)容傳送到用戶終端。
⑧、如果這臺(tái)緩存服務(wù)器上并沒(méi)有用戶想要的內(nèi)容，那么這臺(tái)緩存服務(wù)器就要網(wǎng)站的源服務(wù)器請(qǐng)求內(nèi)容。
⑨、源服務(wù)器返回內(nèi)容給緩存服務(wù)器，緩存服務(wù)器發(fā)給用戶，并根據(jù)用戶自定義的緩存策略，判斷要不要把內(nèi)容緩存到緩存服務(wù)器上。
CDN的好處
采用CDN技術(shù)，最大的好處，就是加速了網(wǎng)站的訪問(wèn)——用戶與內(nèi)容之間的物理距離縮短，用戶的等待時(shí)間也得以縮短。
而且，分發(fā)至不同線路的緩存服務(wù)器，也讓跨運(yùn)營(yíng)商之間的訪問(wèn)得以加速。
例如中國(guó)移動(dòng)手機(jī)用戶訪問(wèn)中國(guó)電信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容源，可以通過(guò)在中國(guó)移動(dòng)架設(shè)CDN服務(wù)器，進(jìn)行加速。效果是非常明顯的。
此外，CDN還有安全方面的好處。內(nèi)容進(jìn)行分發(fā)后，源服務(wù)器的IP被隱藏，受到攻擊的概率會(huì)大幅下降。而且，當(dāng)某個(gè)服務(wù)器故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用臨近的健康服務(wù)器 進(jìn)行服務(wù)，避免對(duì)用戶造成影響。
正因?yàn)镃DN的好處很多，所以，目前所有主流的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商，都采用了CDN技術(shù)。所有的云服務(wù)提供商，也都提供了CDN服務(wù)(價(jià)格也不算貴，按流量計(jì)費(fèi))。
CDN和通信行業(yè)
CDN是從傳統(tǒng)IT行業(yè)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)服務(wù)。但是，對(duì)于我們通信行業(yè)來(lái)說(shuō)，CDN也有非常大的商業(yè)價(jià)值。
互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商采用CDN，是以存儲(chǔ)換時(shí)延。花錢(qián)購(gòu)置CDN服務(wù)器或云計(jì)算服務(wù)，以此換取更好的用戶體驗(yàn)。
通信運(yùn)營(yíng)商也追捧CDN，但它們的目的，是以存儲(chǔ)換帶寬——通過(guò)服務(wù)“下沉”，減輕上層骨干網(wǎng)絡(luò)的流量壓力，避免硬件擴(kuò)容，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。
這個(gè)很好理解啊，如果大量的業(yè)務(wù)流量數(shù)據(jù)在骨干網(wǎng)跑來(lái)跑去，骨干網(wǎng)肯定吃不消，要拼命擴(kuò)容。如果這些業(yè)務(wù)流量數(shù)據(jù)在底層就被解決了，那么，骨干網(wǎng)的帶寬壓力自然就減輕了。不是么?
很多運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)將CDN下沉到地市級(jí)，以此減輕壓力，同時(shí)可以提升用戶體驗(yàn)。
講到這里，廣大通信汪們是不是想到了什么?
沒(méi)錯(cuò)，這個(gè)和前幾天介紹過(guò)的移動(dòng)邊緣計(jì)算，有異曲同工之妙。
一直以來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)能力的不斷提升，內(nèi)容資源和計(jì)算能力都在不斷“往上走”，走到云計(jì)算中心。由一個(gè)核心云計(jì)算中心，對(duì)所有終端節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。
結(jié)果，人們回過(guò)頭來(lái)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于非常大的面積區(qū)域，非常多的用戶數(shù)量，尤其是國(guó)家級(jí)或世界級(jí)的服務(wù)，不管你把這個(gè)中心設(shè)在哪里，也不管你這個(gè)中心的能力有多強(qiáng)大，都無(wú)法克服物理距離上的障礙，會(huì)導(dǎo)致無(wú)法忍受的延時(shí)和網(wǎng)絡(luò)擁塞。
于是乎，人們就開(kāi)始把云計(jì)算中心進(jìn)行部分“下沉”，這才有了霧計(jì)算、霾計(jì)算。甚至人們開(kāi)始質(zhì)疑，集中式計(jì)算是否會(huì)最終被分布式計(jì)算所取代?
區(qū)塊鏈，就是分布式計(jì)算的代表
在小棗君看來(lái)，不存在誰(shuí)完全取代誰(shuí)的問(wèn)題。不同的場(chǎng)景帶來(lái)不同的需求，不同的需求需要不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。場(chǎng)景的多樣化是現(xiàn)實(shí)存在的，所以，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的靈活化，也是必然的選擇。
即將到來(lái)的5G，提出三大場(chǎng)景和切片，用同一張網(wǎng)絡(luò)，滿足不同的需求，就體現(xiàn)了這樣的設(shè)計(jì)思想，順應(yīng)了潮流的發(fā)展方向。
總而言之，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)說(shuō)，不管是黑貓、白貓，總之，能抓到老鼠的，就是好貓。難道不是么?
