全局負(fù)載均衡GSLB和內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)CDN原理及實(shí)戰(zhàn)

1、全局負(fù)載均衡（GSLB和內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）原理及實(shí)戰(zhàn)CD峭介CDN勺全稱是ContentDeliveryNetwork,即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。CDN是構(gòu)建在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的智能虛擬網(wǎng)絡(luò)，依靠部署在各地的邊緣服務(wù)器，通過(guò)中心平臺(tái)的負(fù)載均衡、內(nèi)容分發(fā)、調(diào)度等功能模塊，使用戶就近獲取所需內(nèi)容，降低網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高用戶訪問(wèn)響應(yīng)速度和命中率。CDN勺關(guān)鍵技術(shù)主要有內(nèi)容存儲(chǔ)和分發(fā)技術(shù)。簡(jiǎn)而言之，就是將數(shù)據(jù)部署在各地的服務(wù)器中，通過(guò)負(fù)載均衡技術(shù)，讓用戶就近獲取服務(wù)器中的數(shù)據(jù)。CDN®理CDN勺基本原理是廣泛采用各種緩存服務(wù)器，將這些緩存服務(wù)器分布到用戶訪問(wèn)相對(duì)集中的地區(qū)或網(wǎng)絡(luò)中，在用戶訪問(wèn)網(wǎng)站時(shí)，利

2、用全局負(fù)載技術(shù)將用戶的訪問(wèn)指向距離最近的工作正常的緩存服務(wù)器上，由緩存服務(wù)器直接響應(yīng)用戶請(qǐng)求。全局負(fù)載均衡主要用于在多個(gè)區(qū)域擁有自己服務(wù)器的站點(diǎn)，為了使全球用戶只以一個(gè)IP地址或域名就能訪問(wèn)到離自己最近的服務(wù)器，從而獲得最快的訪問(wèn)速度。CDN勺基本思路是盡可能避開(kāi)互聯(lián)網(wǎng)上有可能影響數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性的瓶頸和環(huán)節(jié)，使內(nèi)容傳輸?shù)母?、更穩(wěn)定。通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)各處放置節(jié)點(diǎn)服務(wù)器所構(gòu)成的在現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上的一層智能虛擬網(wǎng)絡(luò)，CDN1統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和各節(jié)點(diǎn)的連接、負(fù)載狀況以及到用戶的距離和響應(yīng)時(shí)間等綜合信息將用戶的請(qǐng)求重新導(dǎo)向離用戶最近的服務(wù)節(jié)點(diǎn)上。其目的是使用戶可就近取得所需內(nèi)容，解決Int

3、ernet網(wǎng)絡(luò)擁擠的狀況，提高用戶訪問(wèn)網(wǎng)站的響應(yīng)速度CDN能歸納起來(lái)，CDhM有以下主要功能：節(jié)省骨干網(wǎng)帶寬，減少帶寬需求量；提供服務(wù)器端加速，解決由于用戶訪問(wèn)量大造成的服務(wù)器過(guò)載問(wèn)題；服務(wù)商能使用WebCache技術(shù)在本地緩存用戶訪問(wèn)過(guò)的Web頁(yè)面和對(duì)象，實(shí)現(xiàn)相同對(duì)象的訪問(wèn)無(wú)須占用主干的出口帶寬，并提高用戶訪問(wèn)因特網(wǎng)頁(yè)面的相應(yīng)時(shí)間的需求；能克服網(wǎng)站分布不均的問(wèn)題，并且能降低網(wǎng)站自身建設(shè)和維護(hù)成本；降低“通信風(fēng)暴”的影響，提高網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的穩(wěn)定性。CDNI艮務(wù)模式簡(jiǎn)單地說(shuō)，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(CDN是一個(gè)經(jīng)策略性部署的整體系統(tǒng)，包括分布式存儲(chǔ)、負(fù)載均衡、網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的重定向和內(nèi)容管理4個(gè)要件，而內(nèi)容管理和全

4、局的網(wǎng)絡(luò)流量管理(TrafficManagemenJ是CDN勺核心所在。通過(guò)用戶就近i和服務(wù)器負(fù)載的判斷，CDN!保內(nèi)容以一種極為高效的方式為用戶的請(qǐng)求提供服務(wù)。總的來(lái)說(shuō)，內(nèi)容服務(wù)基于緩存服務(wù)器，也稱作代理緩存(Surrogate),它位于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，距用戶僅有"一跳"(SingleHop)之遙。同時(shí)，代理緩存是內(nèi)容提供商源服務(wù)器(通常位于CDM艮務(wù)提供商的數(shù)據(jù)中心)的一個(gè)透明鏡像。這樣的架構(gòu)使得CDNI艮務(wù)提供商能夠代表他們客戶，即內(nèi)容供應(yīng)商，向最終用戶提供盡可能好的體驗(yàn)，而這些用戶是不能容忍請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)間有任何延遲的。全局負(fù)載均衡全局負(fù)載均衡(GlobalServerLo

5、adBalance,GSLB),全局負(fù)載均衡是指對(duì)分別放置在不同的地理位置的服務(wù)器群間作負(fù)載均衡。服務(wù)器負(fù)載均衡是指對(duì)本地的服務(wù)器群做負(fù)載均衡。主要用于在多個(gè)區(qū)域擁有自己服務(wù)器的站點(diǎn)，為了使全球用戶只以一個(gè)IP地址或域名就能訪問(wèn)到離自己最近的服務(wù)器，從而獲得最快的訪問(wèn)速度。服務(wù)器群選擇對(duì)于全局負(fù)載均衡而言，其核心就是服務(wù)器群的選擇。對(duì)于某個(gè)特定的客戶，應(yīng)該將其定向到哪一個(gè)服務(wù)群？應(yīng)該使用什么標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行這種選擇？一般情況下，主要考慮兩個(gè)因素：臨近程度和負(fù)載大小。臨近機(jī)制主要考察服務(wù)器群與用戶之間的物理距離。選擇地理位置最接近用戶的服務(wù)器集群，可以減少服務(wù)響應(yīng)到達(dá)用戶所經(jīng)過(guò)的中轉(zhuǎn)次數(shù)，從而降低中轉(zhuǎn)

6、節(jié)點(diǎn)對(duì)服務(wù)質(zhì)量的影響。常見(jiàn)的有兩種方式，一種是靜態(tài)配置，例如根據(jù)靜態(tài)的IP地址配置表進(jìn)行IP地址到服務(wù)器群的映射。另一種方式是動(dòng)態(tài)的檢測(cè)，例如實(shí)時(shí)地探測(cè)到目標(biāo)IP的距離（可以采用到達(dá)目標(biāo)IP經(jīng)過(guò)的跳數(shù)作為度量單位），然后比較探測(cè)結(jié)果進(jìn)行選擇。負(fù)載機(jī)制比較各個(gè)服務(wù)器群的負(fù)載，確定由哪一個(gè)服務(wù)器群來(lái)響應(yīng)請(qǐng)求。在全局負(fù)載均衡中，考察的是服務(wù)器群的負(fù)載，而不是單個(gè)服務(wù)器的負(fù)載，因此，需要更多地考慮普遍的問(wèn)題，比如，需要考慮站點(diǎn)的最大連接數(shù)、站點(diǎn)的平均響應(yīng)時(shí)間、服務(wù)質(zhì)量等。常見(jiàn)的GSL限現(xiàn)方式有三種：DN雛詢、HTT唾定向、IP欺騙（又稱三角傳輸）。這三種實(shí)現(xiàn)方式都是在用戶通過(guò)域名來(lái)訪問(wèn)目標(biāo)服務(wù)器時(shí)，由

7、GSL改備進(jìn)行智能決策，將用戶引導(dǎo)到一個(gè)最佳的服務(wù)IP?；贒NSGSLB用戶訪問(wèn)某個(gè)網(wǎng)站時(shí)，需要首先通過(guò)域名解析服務(wù)（DNS獲得網(wǎng)站的IP。域名解析通常不是一次性完成的，常常需要查詢?nèi)舾刹煌挠蛎?wù)器才能找到對(duì)應(yīng)的IP。如下圖所示，用戶首先在本地配置一個(gè)本地DNS艮務(wù)器地址，本地DNS艮務(wù)器收到DNS青求后若不能解析，會(huì)將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給更高一級(jí)的DNS艮務(wù)器直到找到域名對(duì)應(yīng)的IP或確定域名不存在基于DN5域名解析過(guò)程對(duì)于加入了GSLB勺情況，一個(gè)GSL殷備（可能是一個(gè)4層交換機(jī)）會(huì)最終代替DNS1艮務(wù)器完成域名解析。下圖展示兩種流程的不同W晉詞訪問(wèn)濯得W加入G£LE后揖押基于DNSG

8、SLEft缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、實(shí)施容易、成本低。缺點(diǎn)是：當(dāng)GSL豉備采用“用戶就近訪問(wèn)”的原則作為選擇最優(yōu)服務(wù)器的策略時(shí)，會(huì)存在判斷不準(zhǔn)的現(xiàn)象。原因是在這種策略下，GSL殷備是根據(jù)用戶IP地址和內(nèi)容服務(wù)器IP地址比較來(lái)判斷其就近性的，但由于DN0向應(yīng)是通過(guò)本地DNSS艮務(wù)器到達(dá)用戶的，GSLB設(shè)備實(shí)際上只能得到用戶的本地DNSI艮務(wù)器地址，若用戶指定的DNS服務(wù)器IP不能正確代表用戶的實(shí)際位置，就會(huì)出現(xiàn)判斷不準(zhǔn)的現(xiàn)象。基于HTTP1定向的GSLB為了解決基于DN較現(xiàn)方式判斷不準(zhǔn)的問(wèn)題，又出現(xiàn)了基于HTTP重定向的GSLB這種方案中GSLB®用HTT唾定向技術(shù)，將用戶訪問(wèn)重定向到最合

9、適的服務(wù)器上。使用基于HTTP1定向方案，首先在DNS將GSL殷備的IP地址登記為域名的A記錄（既域名對(duì)應(yīng)的IP）。如上圖所示，用戶首先通過(guò)DNS導(dǎo)到GSL改備的IP地址，此時(shí)用戶以為這就是站點(diǎn)服務(wù)器的IP,并向其發(fā)送HTTP青求。GSL毆備U到HTTP青求后使用一定策略選擇一個(gè)最合適的服務(wù)器，然后GSL改備向用戶發(fā)送一個(gè)HTTP重定向指令（HTTP302,并附上選出的服務(wù)器的IP地址。最后，用戶根據(jù)重定向IP訪問(wèn)站點(diǎn)的服務(wù)器?；贖TTP1定向的GSLEft缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：由于直接向用戶發(fā)送HTT唯定向指令，可以得到用戶的真實(shí)IP,從而解決了判斷不準(zhǔn)確的問(wèn)題。缺點(diǎn)：是只能為HTTPW問(wèn)重定向?；?/p>

10、IP欺騙的GSLBHTTP1定向方案解決了判斷不準(zhǔn)確的問(wèn)題，但只能針對(duì)HTT的議應(yīng)用使用。對(duì)于HTT的議以外的訪問(wèn)，就需要使用基于IP欺騙（又稱三角傳輸）的GSLB基于IP欺騙的方案同樣需要首先將GSL毆備的IP地址在DNS中登記為域名的A記錄，這樣用戶對(duì)該域名的請(qǐng)求包都會(huì)先發(fā)送到GSL殷備。如上圖所示，GSL股備首次收到服務(wù)請(qǐng)求包后，會(huì)選擇一個(gè)最合適的服務(wù)器，并將服務(wù)請(qǐng)求包發(fā)送到該服務(wù)器。服務(wù)器在向用戶發(fā)送響應(yīng)包時(shí)，將其源IP地址字段改為GSL股備的IP,發(fā)送給用戶。這樣，整個(gè)過(guò)程對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，感覺(jué)到的只是GSL股備在為其提供服務(wù)，并不知道其中經(jīng)歷這樣一個(gè)三角傳輸?shù)倪^(guò)程。而且這種方案可以對(duì)所有

11、類型的訪問(wèn)如HTTPFTP等進(jìn)行重定向，但其速度和效率相對(duì)比前兩種方案要差一點(diǎn)，因?yàn)橛脩羲械脑L問(wèn)請(qǐng)求都通過(guò)三個(gè)點(diǎn)才能響應(yīng)，經(jīng)歷了更多的路徑和處理，所以其主要作為HTT唾定向方案的補(bǔ)充方案在同一GSL毆備中實(shí)現(xiàn)。服務(wù)器群選擇策略上文中介紹的三種方案，解決了如何將用戶引導(dǎo)到指定服務(wù)器群的問(wèn)題，而在此之前首先需要使用某種方式選出最適合用戶的服務(wù)器群，也就是GSL碓選擇服務(wù)器群時(shí)所采用的策略。接下來(lái)介紹一些常用的GSL噪略。1)地理區(qū)域或用戶自定義區(qū)域：將若干條IP地址前綴劃分一個(gè)區(qū)域?yàn)椤８鶕?jù)用戶本地DNS勺IP地址，將特定IP范圍的用戶優(yōu)先分配到某個(gè)通過(guò)健康檢查的站點(diǎn)。2)IP地址權(quán)重：可以為DN

12、SS答中白每個(gè)IP地址分配權(quán)重，權(quán)重決定與其他候選IP相比分配到該IP的流量比例。3)往返時(shí)間(RoundTripTime,RTT):RTT策略是基于區(qū)域之外最常用的策略。有兩種模式的RTT測(cè)量：ActiveRTT測(cè)量與PassiveRTT測(cè)量。在實(shí)際部署中，由于網(wǎng)絡(luò)限制和性能原因，ActiveRTT往往無(wú)法使用，PassiveRTT更實(shí)用一些。a) ActiveRTT測(cè)量：當(dāng)GSLBController收到來(lái)自LDNS勺DNS青求時(shí)，GSLBController會(huì)通知所有站點(diǎn)負(fù)載均衡設(shè)備對(duì)該LDNSa彳fRTT測(cè)量。根據(jù)采集到的RTT值，GSLBController會(huì)選擇RTT值最小的站點(diǎn)的VIP返回給LDNS由于ActiveRTT采用DNSQuery或ICMPS彳fRTT測(cè)量，在有些網(wǎng)絡(luò)中可能會(huì)被安全策略所過(guò)濾而無(wú)法工作。ActiveRTT測(cè)量會(huì)產(chǎn)生額外的DNSQuery或ICMP流量，在有些網(wǎng)絡(luò)中用戶不希望有太多類似的非用戶流量。b) PassiveRTT測(cè)量：PassiveRTT測(cè)量指從內(nèi)容站點(diǎn)收到一個(gè)