CDN实现原理简析

cdn简介

由于用户访问源站业务有性能瓶颈，通过cdn技术把源站的内容缓存到多个节点。用户向源站域名发起请求时，请求会被调度至最接近用户的服务节点，直接由服务节点直接快速响应，有效降低用户访问延迟，提升可用性。

了解cdn需要先了解一下知识点：

• dns解析原理
• CNAME作用

dns解析流程

说再多也不如实际应用，让我们从例子中了解dns解析流程

$ nslookup www.moehot.com  
Server:     10.0.0.1
Address:    10.0.0.1#53

Non-authoritative answer:
Name:   www.moehot.com
Address: 139.196.3.197

nslookup 是dns解析的命令，server 10.0.0.1是公司内部的dns服务器的ip. 139.196.3.197是请求域名的ip。

详细的流程使用dig命令查看

$ dig +trace www.moehot.com 

; <<>> DiG 9.9.4-RedHat-9.9.4-72.el7 <<>> +trace www.moehot.com
;; global options: +cmd
.           518382  IN  NS  a.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  b.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  c.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  d.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  e.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  g.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  h.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  i.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  j.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  k.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  l.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  m.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  root1.sc163.net.
.           518382  IN  NS  root2.sc163.net.
.           518382  IN  NS  b.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  c.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  d.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  e.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  g.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  h.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  i.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  j.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  k.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  l.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  m.root-servers.net.
.           518382  IN  NS  root1.sc163.net.
.           518382  IN  NS  root2.sc163.net.
.           518382  IN  NS  a.root-servers.net.
;; Received 631 bytes from 10.0.0.1#53(10.0.0.1) in 54 ms

com.            172800  IN  NS  i.gtld-servers.net.
com.            172800  IN  NS  a.gtld-servers.net.
com.            172800  IN  NS  e.gtld-servers.net.
com.            172800  IN  NS  k.gtld-servers.net.
com.            172800  IN  NS  l.gtld-servers.net.
com.            172800  IN  NS  g.gtld-servers.net.
com.            172800  IN  NS  h.gtld-servers.net.
com.            172800  IN  NS  d.gtld-servers.net.
com.            172800  IN  NS  j.gtld-servers.net.
com.            172800  IN  NS  f.gtld-servers.net.
com.            172800  IN  NS  c.gtld-servers.net.
com.            172800  IN  NS  m.gtld-servers.net.
com.            172800  IN  NS  b.gtld-servers.net.
com.            86400   IN  DS  30909 8 2 E2D3C916F6DEEAC73294E8268FB5885044A833FC5459588F4A9184CF C41A5766
com.            86400   IN  RRSIG   DS 8 1 86400 20190224210000 20190211200000 16749 . owDDrAEA9JJUhzbHNnVNjPpqTqeJrWMScHU4Wskrp9gnkBKI8+1PeBfP 6uIUeVT+0w/Vcfh03p7mw0w5DS0ub8wQUfBTfY37s1MhE45fWueTyUGt l9aMEsma0UHZV1TL2njmDhgr7koN935hhjiSv26wymuBx5CpOvF2y7ql ih4JGsWPnHLrsfnqjq9njmP/3RQnpXrJDP/+reb5DTpdqLEf9TM/OHbt 1UpkG6rMUx4Jz53pIksji/CUfbYPiuH8FrUnVJ5thn0o+o2ZPpQqSisA 9C9dYDl1o75CDC3FShp56EjfeGmm6ncY8Kz5Irer1HUjOjiudN4cCjWU NnljsQ==
;; Received 1174 bytes from 202.12.27.33#53(m.root-servers.net) in 4386 ms

moehot.com.     172800  IN  NS  dns9.hichina.com.
moehot.com.     172800  IN  NS  dns10.hichina.com.
CK0POJMG874LJREF7EFN8430QVIT8BSM.com. 86400 IN NSEC3 1 1 0 - CK0Q1GIN43N1ARRC9OSM6QPQR81H5M9A NS SOA RRSIG DNSKEY NSEC3PARAM
CK0POJMG874LJREF7EFN8430QVIT8BSM.com. 86400 IN RRSIG NSEC3 8 2 86400 20190216054237 20190209043237 16883 com. ZpsxE9/jbJ0Ues0CJFIz9X5DvvsTgUlhLjpRIrQcXbo9z+avYuhL5O7J MxzY0KbxK2hGWK2q5zesaB+9ye1v7LuEVn8OzHtyjxGxjr7sXqWiU+0W 3lFK8q2EdNOulZJrmJ/nSZGNZ3aXRpeFWLD2LYs1Eipw5D6KmBAWAy/w xvE=
HMIQOH986C2QQFJRPQJH18GTCL9922SH.com. 86400 IN NSEC3 1 1 0 - HMISVQBER3LFS6UELQ3DN9VT6QI4LL28 NS DS RRSIG
HMIQOH986C2QQFJRPQJH18GTCL9922SH.com. 86400 IN RRSIG NSEC3 8 2 86400 20190218055540 20190211044540 16883 com. R3GJVt5SSPC7MQUJTs6h0OC9qQnj2WZU2Y/ec+xbj39/Wuo/TwunvKYz NIr20VkkhMOeX/s8cfA3XheNMBdwufxLZNYTt3ptBySZdmiRKYFi/9HG jUfEcBF2tVVE/ae5qzftgIm7O+AUYxkwWMKBL4+XC3A3sV8I0Fv2fd+Y iDk=
;; Received 887 bytes from 192.42.93.30#53(g.gtld-servers.net) in 152 ms

www.moehot.com.     600 IN  A   139.196.3.197
;; Received 59 bytes from 140.205.41.26#53(dns10.hichina.com) in 36 ms

让我们来一步步分析解析流程：

• 首先会查看本地缓存查询是否有对应的域名解析ip
• 没有的情况下，向配置的dns服务器发起请求（10.0.0.1为公司内部dns服务器ip）
• Received 631 bytes from 10.0.0.1#53(10.0.0.1) in 54 ms -- 10.0.0.1会返回根域名服务器的地址（根域名服务器有多个，所以返回很多域名）
• Received 1174 bytes from 202.12.27.33#53(m.root-servers.net) -- 本机向根域名发起解析请求，根域名服务器返回.com顶级域名服务器地址
• Received 887 bytes from 192.42.93.30#53(g.gtld-servers.net) -- 本机向com.域名服务器发起请求，返回moehot.com.域名服务器地址
• 最后向moehot.com.域名发起请求得到www.moehot.com. 的ip地址

CNAME作用

CNAME 即：别名记录。这种记录允许您将多个名字映射到另外一个域名。通常用于同时提供WWW和MAIL服务的计算机。例如，有一台计算机名为“host.mydomain.com”（A记录）。它同时提供WWW和MAIL服务，为了便于用户访问服务。可以为该计算机设置两个别名（CNAME）：WWW和MAIL。这两个别名的全称就http://www.mydomain.com/和“mail.mydomain.com”。实际上他们都指向“host.mydomain.com”。

在cdn中实现原理是：给源站域名添加CNMAE,别名为加速节点的域名。当用户向源站发起请求时，dns服务器解析源站域名时会发现有CNMAE记录，这时dns服务器会向CNAME域名发起请求，请求会被调度至加速节点的域名。

腾讯云cdn实例

假设您的业务源站域名为 www.test.com ，当域名接入 CDN 开始使用加速服务后，您的用户发起 HTTP 请求，实际的处理流程如图所示：

image

• 用户向 www.test.com 下的某图片资源，如 1.jpg 发起请求，先要向 Local DNS 发起域名解析请求；
• 当 Local DNS 解析 www.test.com 时，会发现已经配置了 CNAME
  www.test.com.cdn.dnsv1.com，解析请求会发送至 Tencent DNS（GSLB），GSLB 为腾讯云自主研发的调度体系，会为请求分配最佳节点 IP；
• Local DNS 获取 Tencent DNS 返回的解析 IP；
• 用户测获取解析 IP；
• 用户向获取的 IP 发起对资源 1.jpg 的访问请求；
• 若该 IP 对应的节点缓存有 1.jpg，则会将数据直接返回给用户（10），此时请求结束。若该节点未缓存 1.jpg，则节点会向业务源站发起对 1.jpg 的请求（6、7、8），获取资源后，结合用户自定义配置的缓存策略（可参考用户指南中缓存时间设置章节内容），将资源存储（9），并返回给用户（10），此时请求结束。

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