一 網際網路應用質量概述
1.1 網際網路應用質量
網際網路應用質量指標——QoE,其主要指標:
服務成功率:指使用者所請求的服務成功完成的機率。
服務建立時間:指從服務請求到服務呈現所花費的時間,並且會因為使用者請求服務內容的不同而表現出微妙到秒級的區別。
時延:指使用者從發出請求到獲得結果的時間。
視聽播放卡頓:指播放音訊或影片時,由於沒有接收到足夠的資料或較低的幀傳輸速率而引起的播放暫停的現象。
影像清晰度:指圖片會影片畫面上的細節資訊和邊界資訊的清晰程度以及精確還原實物色彩的能力。
1.2 網路效能——時延
完整時延:終端處理指令時延——>網路時延——>伺服器響應時延——>網路時延——>終端處理響應時延。
網路時延:指資料分組穿越一個或多個網段所經歷的時間。其中路由處理、ADU(使用者資料單元)的傳輸、伺服器對使用者請求的處理以及距離產生的網路傳輸時延,構成了網路時延的主要因素。
傳送時延:指在傳送資料時,資料從傳送端進入傳輸介質所消耗的時間。傳送時延=資料幀長度/傳送速率。
傳播時延:指電磁波在傳播過程中消耗的時間。傳播時延=傳播距離/傳播速率。
處理時延:指伺服器或路由器接收到資料分組時,會檢測資料分組的頭部,決定將該資料分組傳輸到哪一個鏈路上所需的時間。
排隊延時:指PDU在傳輸鏈路上每一個排隊等待所引起的時間延時的集合。
1.3 網路效能——QoS
網路的時延、抖動、頻寬以及分組丟失統稱為服務效能(QoS)指標,可理解為底層分組資料傳輸的效能指標。
二 常見網際網路應用部署
2.1 集中式部署
集中式部署存在單點問題,同時不利益系統的擴容,也會帶來網路時延過大的問題。
2.2 利用網站映象加速
網站映象是透過複製整個網站或部分網頁內容並將其重新儲存到其他伺服器,讓使用者在新伺服器依然能夠訪問想獲得的內容,並且為主站分擔了網路流量。
網路映象在需要重複上傳的內容過多時會顯得非常麻煩,通常商業網站一般並不採用映象的方法。
2.3 CDN進行加速
CND=智慧的映象+快取+流量排程,CND主要優勢如下:
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緩解源站伺服器訪問壓力;
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最佳化熱點內容的分佈,合理快取,減輕骨幹網傳輸的流量壓力;
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提升使用者的訪問質量和體驗,全面提高網站訪問速度;
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增強網站服務的可靠性,解決網站突發峰值流量問題;
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解決不同運營商之間互聯互通問題造成的影響;
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提高安全性,有效防止異常流量對源站的攻擊。
三 CDN基本概念
3.1 CDN的定義
內容分發網路(Content Delivery Network)是在現有網路中增加一層新的網路架構,從而實現將源站內容釋出和傳送到最靠近使用者的邊緣地區,使使用者可以就近訪問想要的內容,提高使用者訪問的響應速度。
內容:CDN的內容通常是以下兩種:靜態內容以及動態內容。
分發:CDN的分發是指利用一定的傳送策略,將使用者請求的內容釋出到距離該使用者最近的節點。
網路:CDN由多個(通常成千上萬)分散式伺服器組成,透過伺服器的通訊,把內容分發和傳送給終端使用者。CDN各節點之間是透過電信運營商的寬頻網路進行通訊,即CDN網路是在電信運營商的網路之上的一層網路。

3.2 CDN基本原理
依靠放置在各地的快取伺服器,透過全域性排程以及內容分發等功能,將使用者需要的部分內容部署到最貼近使用者的地方,將原本低效、不可靠的IP網路轉變成高效、可靠的智慧網路,滿足使用者對內容訪問質量的更高要求,改善網際網路網路擁塞問題,提高使用者訪問網站的響應速度。
四 CDN工作過程
4.1 基本工作過程

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內容注入:內容注入是CDN能為使用者提供服務的第一步,是內容從源站注入CDN的過程,使得使用者能從CDN系統中獲取源站的內容;
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使用者請求排程:使用者請求排程是使用者向網站發起請求,終端使用者被引導到最佳的有內容的CDN節點的過程。
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內容分發:將使用者所需訪問的內容分發到使用者,或從上級節點拉去內容後,將內容分發到下級節點。
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內容服務:將找到的最靠近使用者的CDN節點中的內容交付給終端使用者。
4.2 CDN內容接入

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內容儲存接入:指源站在釋出內容前,提前將內容注入到CDN中。採取此方式接入的內容將永久儲存在CDN中,直到透過內容接入操作指令對該內容顯式刪除。
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內容預注入:指源站在釋出內容前,提前將內容注入到CDN中。但採用此方式接入的內容並不會永久儲存在CDN中,而僅僅是進行內容快取,CDN會根據內容訪問的熱度情況對快取的內容進行智慧刪除。
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即時回源:指源站在內容釋出之前不向CDN注入內容,但當用戶內容訪問請求時,CDN即時地從源站拉取內容。
4.3 CDN使用者請求排程

全域性排程:根據使用者所在地理位置不同,在各個節點之間進行分析決策,將使用者請求轉移到整個網路中最靠近使用者的節點。
本地排程:通常被限制在一頂地區範圍內,並且更加關注CDN伺服器裝置具體的健康情況與負載情況,根據即時響應時間,將任務分配給最適合的伺服器裝置進行處理,實現更精細粒度的排程決策。
4.4 CDN內容分發
Push方式:一種主動分發的方式,由CDN內容管理系統發起,將內容從源站或者中心內容庫主動分發到各邊緣的CDN節點,分發協議通常有HTTP、FTP等。
提示:透過Push分發的內容一般是比較熱點的內容,透過Push方式預先主動分發到邊緣CDN節點,可實現有針對性的內容提供,屬於一種智慧的主動分發策略。
Pull方式:一種被動分發的方式,由使用者請求驅動,當用戶請求的內容在本地的邊緣CDN節點上不存在(未命中)時,該CDN節點啟動Pull方式從內容源或其他CDN節點即時拉取內容,在Pull方式下,內容是按需分發的。
提示:透過Pull分發的內容一般訪問比較集中,例如熱點的流媒體內容,Pull方式比較適合內容訪問分散的情況。
混合分發方式:Push和Pull兩種方法結合的一種機制。一般利用Push方法進行內容預推,Pull方式拉取。
4.5 CDN內容服務
CDN內容服務根據使用者訪問的內分為靜態內容服務、動態內容服務。

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