CDN 是什么鬼？一文細說 CDN
如今這個移動互聯網時代，越來越多的人使用手機觀看視頻，豐富自己的娛樂生活。
可是，大家在追劇的時候，有沒有想過一個問題——為什么有時候明明自己手機的網速很快，但觀看視頻時，仍然卡頓?
回答這個問題之前，我們先來做一道算術題。
以之前很火的“延禧攻略”為例，當時曾經在某視頻APP實現了1千萬用戶同時在線觀看。
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，累計需要的流量帶寬是10,000,000×4Mbps=40,000,000Mbps=40Tbps。
對于優(yōu)酷、愛奇藝這樣的互聯網視頻內容提供商來說，這無疑是非常巨大的流量壓力。
我們普通計算機的網卡，是1Gbps的帶寬。如果優(yōu)酷有一臺超級服務器，那么，這臺超級服務器就需要4萬塊網卡，而且必須百分之百跑滿速度，才能夠實現這1千萬用戶的流暢觀看。
對于一些實力不夠的服務商，或者突發(fā)流量陡增的情況，就會造成擁塞，從而導致卡頓和延時。
有這么一個說法：當用戶打開一個頁面，等待超過4秒，他就會關閉這個頁面。也就是說，這個用戶就會流失。
▼這應該是大家最討厭的符號
用戶的流失，就意味著金錢的流失。沒有任何一家互聯網服務提供商希望這樣的情況發(fā)生。所以，它們必須想方設法讓自己的內容盡快呈現，縮短用戶的等待時間，提升用戶的體驗。
而CDN，就是一項非常有效的縮短時延的技術。
CDN的誕生
上世紀80年代，互聯網技術剛剛走入民用領域。
人們主要通過撥號來訪問網絡，帶寬很低，用戶也很少，所以，沒有對骨干網以及服務器帶來壓力。
隨著互聯網的爆炸式發(fā)展，用戶越來越多，加上寬帶接入網的出現，內容源服務器和骨干網絡的壓力越來越大，無法及時響應用戶的訪問需求。
1995年，麻省理工學院教授、互聯網的發(fā)明者之一，Tim Berners-Lee博士發(fā)現，網絡擁塞越來越嚴重，將會成為互聯網發(fā)展的最大障礙。
于是，他提出一個學術難題，希望有人能發(fā)明一種全新的、從根本上解決問題的方法，來實現互聯網內容的無擁塞分發(fā)。
當時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院應用數學教授。
Tom Leighton
他被Berners-Lee的挑戰(zhàn)激起了興趣，于是他請研究生Danny C. Lewin和其他幾位頂級研究人員一起破解這個技術難題。
Danny C. Lewin
最終，他們開發(fā)了利用數學運算法則來處理內容的動態(tài)路由算法技術，有效地解決了這個難題。這個技術，就是CDN。
他們還為此專門成立了公司，發(fā)揮其商業(yè)價值。這個公司，就是后來鼎鼎大名的CDN服務鼻祖——Akamai公司。
CDN的原理
CDN這個技術其實說起來并不復雜，最初的核心理念，就是將內容緩存在終端用戶附近。
內容源不是遠么?那么，我們就在靠近用戶的地方，建一個緩存服務器，把遠端的內容，復制一份，放在這里，不就OK了?
因為這項技術是把內容進行了分發(fā)，所以，它的名字就叫做CDN——Content Delivery Network，內容分發(fā)網絡。
具體來說，CDN就是采用更多的緩存服務器(CDN邊緣節(jié)點)，布放在用戶訪問相對集中的地區(qū)或網絡中。當用戶訪問網站時，利用全局負載技術，將用戶的訪問指向距離最近的緩存服務器上，由緩存服務器響應用戶請求。(有點像電商的本地倉吧?)
大家可能覺得，這個不就是“鏡像服務器”嘛?其實不一樣。鏡像服務器是源內容服務器的完整復制。而CDN，是部分內容的緩存，智能程度更高。
確切地說，CDN=更智能的鏡像+緩存+流量導流。
而且還需要注意的是，CDN并不是只能緩存視頻內容，它還可以對網站的靜態(tài)資源(例如各類型圖片、html、css、js等)進行分發(fā)，對移動應用APP的靜態(tài)內容(例如安裝包apk文件、APP內的圖片視頻等)進行分發(fā)。
我們來舉個例子，看看CDN的具體工作流程。
如果某個用戶想要訪問優(yōu)酷的視頻點播內容，那么：
具體步驟：
①、當用戶點擊APP上的內容，APP會根據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)會將域名的解析權交給CDN專用DNS服務器。
③、CDN專用DNS服務器，將CDN的全局負載均衡設備IP地址返回用戶。
④、用戶向CDN的負載均衡設備發(fā)起內容URL訪問請求。
⑤、CDN負載均衡設備根據用戶IP地址，以及用戶請求的內容URL，選擇一臺用戶所屬區(qū)域的緩存服務器。
⑥、負載均衡設備告訴用戶這臺緩存服務器的IP地址，讓用戶向所選擇的緩存服務器發(fā)起請求。
⑦、用戶向緩存服務器發(fā)起請求，緩存服務器響應用戶請求，將用戶所需內容傳送到用戶終端。
⑧、如果這臺緩存服務器上并沒有用戶想要的內容，那么這臺緩存服務器就要網站的源服務器請求內容。
⑨、源服務器返回內容給緩存服務器，緩存服務器發(fā)給用戶，并根據用戶自定義的緩存策略，判斷要不要把內容緩存到緩存服務器上。
CDN的好處
采用CDN技術，最大的好處，就是加速了網站的訪問——用戶與內容之間的物理距離縮短，用戶的等待時間也得以縮短。
而且，分發(fā)至不同線路的緩存服務器，也讓跨運營商之間的訪問得以加速。
例如中國移動手機用戶訪問中國電信網絡的內容源，可以通過在中國移動架設CDN服務器，進行加速。效果是非常明顯的。
此外，CDN還有安全方面的好處。內容進行分發(fā)后，源服務器的IP被隱藏，受到攻擊的概率會大幅下降。而且，當某個服務器故障時，系統(tǒng)會調用臨近的健康服務器 進行服務，避免對用戶造成影響。
正因為CDN的好處很多，所以，目前所有主流的互聯網服務提供商，都采用了CDN技術。所有的云服務提供商，也都提供了CDN服務(價格也不算貴，按流量計費)。
CDN和通信行業(yè)
CDN是從傳統(tǒng)IT行業(yè)發(fā)展起來的一項服務。但是，對于我們通信行業(yè)來說，CDN也有非常大的商業(yè)價值。
互聯網服務提供商采用CDN，是以存儲換時延。花錢購置CDN服務器或云計算服務，以此換取更好的用戶體驗。
通信運營商也追捧CDN，但它們的目的，是以存儲換帶寬——通過服務“下沉”，減輕上層骨干網絡的流量壓力，避免硬件擴容，降低網絡建設成本。
這個很好理解啊，如果大量的業(yè)務流量數據在骨干網跑來跑去，骨干網肯定吃不消，要拼命擴容。如果這些業(yè)務流量數據在底層就被解決了，那么，骨干網的帶寬壓力自然就減輕了。不是么?
很多運營商已經將CDN下沉到地市級，以此減輕壓力，同時可以提升用戶體驗。
講到這里，廣大通信汪們是不是想到了什么?
沒錯，這個和前幾天介紹過的移動邊緣計算，有異曲同工之妙。
一直以來，隨著網絡能力的不斷提升，內容資源和計算能力都在不斷“往上走”，走到云計算中心。由一個核心云計算中心，對所有終端節(jié)點提供服務。
結果，人們回過頭來發(fā)現，對于非常大的面積區(qū)域，非常多的用戶數量，尤其是國家級或世界級的服務，不管你把這個中心設在哪里，也不管你這個中心的能力有多強大，都無法克服物理距離上的障礙，會導致無法忍受的延時和網絡擁塞。
于是乎，人們就開始把云計算中心進行部分“下沉”，這才有了霧計算、霾計算。甚至人們開始質疑，集中式計算是否會最終被分布式計算所取代?
區(qū)塊鏈，就是分布式計算的代表
在小棗君看來，不存在誰完全取代誰的問題。不同的場景帶來不同的需求，不同的需求需要不同的網絡架構。場景的多樣化是現實存在的，所以，網絡架構的靈活化，也是必然的選擇。
即將到來的5G，提出三大場景和切片，用同一張網絡，滿足不同的需求，就體現了這樣的設計思想，順應了潮流的發(fā)展方向。
總而言之，對于網絡技術來說，不管是黑貓、白貓，總之，能抓到老鼠的，就是好貓。難道不是么?
