CDN架构的设计目标是通过复制系统资源(即Web服务器)的方式来获得高性能和高扩展性,为了能确保在海量内容下可以稳定提供高性能的服务。系统资源的复制可以在本地和地理两个尺度上进行。如果是本地复制则响应用户请求的各台服务器紧密地连接在同一个局域网内。这些服务器一般是共享同一条上行连接,这条上行连接将本地系统连接到互联网。这样的本地系统一般称为集群或簇(cluster)。经过系统资源的复制若干台服务器组织成一个集群可以提供更大的计算能力,它们之间能够以快速有效的方式彼此交互。复制还可以提高容错能力,因为一个出错的节点能够很容易地被旁路。
基于局域网的本地系统有很多优点。不过当网站访问量很大时本地系统的可扩展性在创建和分发资源方面面临一些问题。影响本地复制的第一个问题是所谓的“第一公里”(first mile)问题。第一公里是指服务器集群和互联网之间的网络连接,它是影响端到端性能的系统瓶颈。不仅如此它还是一个潜在的失效单点。无论集群的计算能力如何,集群内通信不畅、外部某个路由器的失效和拒绝服务(DoS)攻击都可能会造成集群无法提供服务。当需要更好的性能和可扩展性时可以在地理这个尺度上复制网络设施中的一些资源会有所帮助。
在一个典型的CDN中,服务器分为两类:边缘服务器(edge server)和核心服务器(core server)。边缘服务器是源服务器(核心服务器)在“互联网边缘”的副本,主要负责与使用网络服务的客户端实现交互。边缘服务器是指那些与客户端距离最近的服务器,典型的例子是多ISP的网络接入点(Points of Presence,POP)。基于DNS的重定向方法使客户端的请求从源服务器转发到边缘服务器。在这个方法中DNS服务器需事先做某些调整,以便当其收到对主机名的查询时,可以将其解析为合适的边缘服务器的IP地址。最佳边缘服务器的算法需要考虑地理意义上的距离、网络意义上的距离、网络连接情况和边缘服务器的状态等因素。
核心服务器是一个逻辑实体,负责处理网络设施的管理、服务请求分配的协调以及维护请求列表。核心服务器可以是一台单独的高性能服务器,也可以是一个多集群(multi-cluster)。多集群中的各个集群之间相互协作,对外却表现为一台虚拟的高可用性和高计算能力的计算机。
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