CDN全局負(fù)載均衡：負(fù)責(zé)通過靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的方式為用戶的請(qǐng)求在CDN范圍內(nèi)的各個(gè)站點(diǎn)中選擇最佳的訪問站點(diǎn)。這是實(shí)現(xiàn)CDN性能優(yōu)化的關(guān)鍵。通常采用專業(yè)負(fù)載均衡設(shè)備。

    全局負(fù)載均衡與內(nèi)容請(qǐng)求路由實(shí)現(xiàn)機(jī)制

    內(nèi)容服務(wù)的請(qǐng)求路由機(jī)制（RRSRequestRoutingSystem）是CDN 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中最關(guān)鍵的因素之一，它的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到CDN 的核心思想：就近服務(wù)，能否實(shí)現(xiàn)。而全局負(fù)載均衡策略又是整個(gè)內(nèi)容請(qǐng)求路由機(jī)制設(shè)計(jì)的基石，它的主要內(nèi)容包括就近性判斷和服務(wù)重定向機(jī)制，全局負(fù)載均衡的成功與否直接關(guān)系到最終用戶的訪問成功與質(zhì)量。

    Radware提出有關(guān)內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)CDN全局負(fù)載均衡與內(nèi)容請(qǐng)求路由的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。

    CDN系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

    內(nèi)容路由的設(shè)計(jì)涉及到就近性判斷、重定向機(jī)制和流量分配策略等問題。本方案的內(nèi)容路由機(jī)制設(shè)計(jì)基于如下事實(shí)和考慮：

    對(duì)于流媒體服務(wù)或者其他傳輸量較大的服務(wù)的特征要求內(nèi)容請(qǐng)求必須（或最大程度地）由距用戶最近的分布點(diǎn)提供服務(wù)，只有當(dāng)該節(jié)點(diǎn)無法提供服務(wù)能力時(shí)，才由確定為次佳節(jié)點(diǎn)提供備份服務(wù)。這就要求內(nèi)容路由機(jī)制以靜態(tài)內(nèi)容請(qǐng)求路由為主，并有確定的備份請(qǐng)求路由方案；

    以靜態(tài)內(nèi)容路由為主，輔助于確定的備份路由策略同時(shí)是網(wǎng)絡(luò)管理和性能調(diào)優(yōu)的需求；

    請(qǐng)求路由的設(shè)計(jì)必須考慮CDN作為應(yīng)用支撐平臺(tái)，必須支持不同的ICP的服務(wù)提供模式，即無論ICP是否采用域名來提供服務(wù)，CDN 都應(yīng)有相應(yīng)的內(nèi)容請(qǐng)求路由機(jī)制保證用戶能得到就近的邊緣服務(wù)。ICP 在提供流媒體服務(wù)時(shí)，不僅有采用域名的，也有許多情況下直接給出IP 地址的方式提供服務(wù)。這就要求CDN 的內(nèi)容請(qǐng)求路由機(jī)制要支持直接給出IP 地址的服務(wù)模式；

    客戶訪問網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其客戶機(jī)中的LocalDNS設(shè)置有可能不是本地城域的LocalDNS 地址。這就要求在內(nèi)容路由設(shè)計(jì)中對(duì)該狀況作出相應(yīng)的處理。

    常用的全局負(fù)載均衡策略

    回顧并對(duì)常用的全局負(fù)載均衡策略。

    1. 方式一：基于DNS 重定向

    下圖所示為基于DNS重定向的全局負(fù)載均衡策略的示意。

    當(dāng)用戶在瀏覽器訪問video.site.com時(shí)，首先要進(jìn)行DNS解析，即查找出video.site.com的IP 地址，然后用戶與該IP 地址建立TCP 連接訪問網(wǎng)站內(nèi)容，DNS流量分配方式工作在DNS 解析過程中。通過在域site.com 的DNS 服務(wù)器上增加一條NS 記錄，即video.site.com 的NS 紀(jì)錄指向位于某一全局負(fù)載均衡設(shè)備（不失一般性，假設(shè)為位于分布 1 的L4 交換機(jī)）的控制IP 地址，對(duì)video.site.com 的解析將由該Layer 4 Switch 負(fù)責(zé)，由DNS 的工作過程可以知道如下過程：

    1. 用戶將DNS 請(qǐng)求發(fā)到其本地DNS 服務(wù)器，該DNS 服務(wù)器通過一系列的DNS查詢得知，video.site.com 的授權(quán)解析服務(wù)器是分布1 節(jié)點(diǎn)的L4 交換機(jī)；

    2. L4 交換機(jī)收到DNS 查詢請(qǐng)求后，將video.site.com 解析為經(jīng)過計(jì)算后所選定的最優(yōu)站點(diǎn)的IP 地址（負(fù)載不重、距離用戶最進(jìn)），這個(gè)地址可能是主站點(diǎn)的FARM IP，也可能是分站點(diǎn)的FARM IP 地址；

    3. 各分布節(jié)點(diǎn)接受用戶請(qǐng)求并最終將流媒體內(nèi)容發(fā)送給用戶。

    2. 方式二：基于網(wǎng)絡(luò)就近性判斷和廣域三角重定向

    與方式一相比，本全局負(fù)載均衡策略的不同點(diǎn)也是最大優(yōu)點(diǎn)在于：省中心節(jié)點(diǎn)的Layer4Switch不僅需要解析相應(yīng)的域名，同時(shí)還根據(jù)用戶真實(shí)IP 地址來進(jìn)行最優(yōu)站點(diǎn)計(jì)算和判斷，最終將用戶流量重定向相應(yīng)的服務(wù)節(jié)點(diǎn)上。當(dāng)用戶請(qǐng)求的服務(wù)使用的協(xié)議不具有類似于“HTTP 302”的重定向命令時(shí)，該策略的順利實(shí)現(xiàn)利用Radware WSD 產(chǎn)品所獨(dú)具的“廣域三角重定向”能力來完成服務(wù)的重定向。

    如下圖示：

    當(dāng)用戶訪問已經(jīng)加入CDN服務(wù)的流媒體服務(wù)網(wǎng)站時(shí)，WSDNP首先會(huì)通過TCP/IP握手獲得客戶的IP，并在靜態(tài)最近路徑表中查找該IP 所屬的網(wǎng)段是否存在，如存在該客戶即被透明的導(dǎo)向到靜態(tài)最近路徑表中所設(shè)定的優(yōu)先級(jí)最高的分布 點(diǎn)。如沒有該記錄則NP 會(huì)以同樣方式去查動(dòng)態(tài)最近路徑表，如仍沒有記錄NP 會(huì)通知各分布 點(diǎn)WSD 一同去測(cè)各分布 點(diǎn)離用戶的距離及時(shí)延，并通過專有協(xié)議LRP、PRP 報(bào)告，確定最優(yōu)站點(diǎn)，然后通過HTTP 重定向或全局三角重定向技術(shù)來實(shí)現(xiàn)將用戶導(dǎo)向到最佳CDN 節(jié)點(diǎn)，與此同時(shí)，該IP 地址所在的C 類網(wǎng)段會(huì)被添加至動(dòng)態(tài)最近路徑表，供今后使用；最佳節(jié)點(diǎn)的CDN 的服務(wù)器（節(jié)點(diǎn)上的高速緩存）負(fù)責(zé)將用戶請(qǐng)求的內(nèi)容提供給用戶。

    3. 兩種方式的討論比較

    上述兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)總結(jié)如下：

    【方式一的優(yōu)缺點(diǎn)】

    該方式的特點(diǎn)在于優(yōu)點(diǎn)整個(gè)就近性判斷和重定向過程都發(fā)生在用戶請(qǐng)求域名解析時(shí)，而非用戶真正請(qǐng)求Server連接時(shí)。該策略的優(yōu)點(diǎn)在于：

    l 實(shí)現(xiàn)簡單，內(nèi)容請(qǐng)求路由簡捷，核心（骨干）節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡設(shè)備的負(fù)載情況較方式二理想；

    l 并不依賴于分發(fā)內(nèi)容類型及相應(yīng)的協(xié)議，無論是基于Web、MMS、RTSP 等分發(fā)都毫無影響。在CDN 的全局負(fù)載均衡方案的應(yīng)用中，如果只采用DNS 流量分配方式，則存在著如下潛在主要問題：

    l DNS 解析記錄信息可能被整個(gè)DNS 解析行程中的任何一個(gè)DNS 服務(wù)器CACHE，這會(huì)導(dǎo)致全局的DNS 流量分配將會(huì)失敗，因?yàn)檫@個(gè)DNS 服務(wù)器不會(huì)再將DNS 的解析請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給WSD-NP，從而用戶將不能得到最新的最優(yōu)站點(diǎn)的IP 地址；

    l 就近性判斷是對(duì)用戶本地的DNS 服務(wù)器進(jìn)行的，而不是用戶本身。如果用戶客戶端設(shè)定的Local DNS 服務(wù)器不是距離用戶最近的DNS 服務(wù)器，則用戶無法得到就近服務(wù)；

    l 無法向支持直接給出IP 地址的業(yè)務(wù)提供CDN 服務(wù)。

    【方式二的優(yōu)缺點(diǎn)】

    該方式的特點(diǎn)在于可以根據(jù)用戶的真實(shí)IP地址進(jìn)行就近性判斷，方案的優(yōu)點(diǎn)在于：

    l 利用用戶IP 編址的規(guī)律，可以真正做到根據(jù)“網(wǎng)絡(luò)的就近性”分配流量，可以進(jìn)行CDN 的流量管理和調(diào)優(yōu)；

    l 可以對(duì)用戶訪問請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)完備的、細(xì)顆粒的策略控制；

    l 與基于DNS 重定向的策略可以無縫結(jié)合，實(shí)現(xiàn)合理、完善內(nèi)容請(qǐng)求路由；

    l 支持不同的ICP 接入CDN 的業(yè)務(wù)模式，服務(wù)割接非?？旖?。

    本方式的不足在于：

    l 由于此方式的就近性判斷與重定向是當(dāng)用戶與核心節(jié)點(diǎn)VIP 建立連接時(shí)發(fā)生的，故對(duì)于相應(yīng)的分發(fā)內(nèi)容類型和相關(guān)協(xié)議有所限制要求，如：針對(duì)HTTP 可以采用通用的302 協(xié)議重定向；但對(duì)于類似于MMS 這類私有協(xié)議就無法通過通用做法來實(shí)現(xiàn)，必須利用Radware WSD 產(chǎn)品的獨(dú)特功能才能完成；

    l 隨著訪問用戶的增加和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)張，核心點(diǎn)的壓力會(huì)較大，因此核心點(diǎn)設(shè)備的冗余設(shè)計(jì)變得非常關(guān)鍵。

    Radware建議

    通過以上兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較和討論，可以看出當(dāng)只需要簡單的站點(diǎn)容錯(cuò)或只根據(jù)負(fù)載信息進(jìn)行流量分配時(shí)，可以使用DNS流量分配方式，而在需要考慮網(wǎng)絡(luò)就近性的較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，建議與其它流量分配方式結(jié)合在一起使用。在方式二中：網(wǎng)絡(luò)就近性判斷即廣域三角重定向技術(shù)能夠很好的解決傳統(tǒng)DNS重定向的缺陷，而且可以與DNS重定向策略無縫連接，因此方案建議在本次項(xiàng)目工程中采用以方式二為主來實(shí)現(xiàn)全局負(fù)載均衡。

    Radware內(nèi)容請(qǐng)求路由機(jī)制與系統(tǒng)工作原理

    1. Radware內(nèi)容請(qǐng)求路由機(jī)制設(shè)計(jì)

    方案建議：利用核心節(jié)點(diǎn)的WSDNPAS交換機(jī)與緩存服務(wù)器（CacheSever）配合，以構(gòu)建完善的“全局負(fù)載均衡＋反向代理”模式的內(nèi)容請(qǐng)求路由機(jī)制。

    如下圖所示

    2. 用戶訪問的基本流程

    假設(shè)訪問用戶訪問的ICP采用域名方式提供服務(wù)，用戶位于城域網(wǎng)內(nèi)，且其客戶端設(shè)定的LocalDNS地址為城域網(wǎng)DNS 服務(wù)器地址。則用戶訪問某一加入CDN服務(wù)的子域video.site.com 的內(nèi)容路由行程如下：

    1. 用戶在自己的瀏覽器中輸入要訪問的省級(jí)網(wǎng)站的流媒體子域名，瀏覽器向Local DNS 請(qǐng)求對(duì)該域名的解析；

    2. Local DNS 將請(qǐng)求發(fā)到網(wǎng)站的主DNS；

    3. 主DNS 返回預(yù)先配置好的該子域（video.site.com）授權(quán)DNS 地址，指向核心節(jié)點(diǎn)的Radware WSD－NP；

    4. Local DNS 再向核心節(jié)點(diǎn)的WSD-NP 發(fā)出域名解析請(qǐng)求；

    5. WSD-NP 獲得用戶Local DNS 的域名解析請(qǐng)求，將事先設(shè)置好的對(duì)應(yīng)于video.site.com 域名的FARM IP 地址返回給Local DNS；

    6. Local DNS 將該子域的VIP 返回給用戶；

    7. 用戶瀏覽器向該CDN 核心節(jié)點(diǎn)WSD NP 上綁定的VIP 發(fā)出TCP/IP 請(qǐng)求；

    8. 核心節(jié)點(diǎn)WSD-NP 建立TCP/IP 握手獲得客戶的IP，并比對(duì)靜態(tài)最近路徑表、動(dòng)態(tài)最近路徑表，如有匹配表項(xiàng)則通過HTTP 重定向或三角傳輸?shù)募夹g(shù)來使用戶得到最優(yōu)回應(yīng)。在圖示情況下，指向預(yù)先配置的分布節(jié)點(diǎn)；

    l WSD-NP 如未有匹配表項(xiàng)則發(fā)LRP、PRP 協(xié)議包通知各分布點(diǎn)WSD共同去測(cè)量各分布點(diǎn)離用戶的距離及時(shí)延；

    l 各分布點(diǎn)WSD設(shè)備發(fā)LRP、PRP 包告訴WSD－NP 各分布點(diǎn)離用戶的距離及站點(diǎn)的負(fù)載情況；

    l WSD－NP 通過報(bào)告判斷某分布點(diǎn)為最優(yōu)站點(diǎn)，將請(qǐng)求導(dǎo)向該節(jié)點(diǎn)，同時(shí)將該IP所在的C 類網(wǎng)段加入動(dòng)態(tài)就近性表；

    9. 分布節(jié)點(diǎn)的WSD 得到重定向請(qǐng)求，將該請(qǐng)求分配到本地節(jié)點(diǎn)中的內(nèi)容服務(wù)引擎：緩存服務(wù)器或服務(wù)器；

    10. 節(jié)點(diǎn)緩存服務(wù)器判斷用戶所請(qǐng)求的內(nèi)容是否已經(jīng)分發(fā)到本地，若不在，則向位于核心節(jié)點(diǎn)中的原始內(nèi)容服務(wù)器請(qǐng)求內(nèi)容；

    11. 節(jié)點(diǎn)緩存服務(wù)器將負(fù)責(zé)響應(yīng)用戶的請(qǐng)求，提供所需的內(nèi)容。

    3. 研究

    從上述的內(nèi)容可以清晰的看到，在廣域三角重定向的機(jī)制下，首先由CDN核心節(jié)點(diǎn)WSDNP來解析相應(yīng)的子域名并最終通過Local DNS 返回該加速應(yīng)用服務(wù)對(duì)應(yīng)的VIP 地址給客戶（步驟1～6）；核心節(jié)點(diǎn)與用戶建立連接后根據(jù)所獲得的用戶真實(shí)IP 地址進(jìn)行流量分發(fā)（步驟7～9）；步驟10～11 的引入是因?yàn)椴捎镁彺娣?wù)器實(shí)現(xiàn)的“反向代理（Reverse Proxy）”機(jī)制，該機(jī)制的引入是為了彌補(bǔ)“純CDN”對(duì)內(nèi)容分發(fā)管理的要求。

    從該方案中可以清晰的看到：

    1. 無論用戶是否使用本地DNS，最終都是通過WSD NP 來解析相應(yīng)的子域名給最終用戶，Local DNS 的方位不會(huì)影響流量的合理分發(fā)；

    2. 若ICP 不采用子域來提供服務(wù)，而是直接給出IP 地址，則當(dāng)該ICP 加入CDN時(shí)，給該ICP 一個(gè)特定的VIP 即可。用戶訪問該服務(wù)時(shí)，不經(jīng)過第一級(jí)DNS重定向，直接進(jìn)入步驟7，結(jié)果是相同的；

    3. 隨著今后CDN 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的變化，分布點(diǎn)的不斷擴(kuò)展，各中心點(diǎn)的WSD-NP 流量分配策略也需做相應(yīng)調(diào)整，如靜態(tài)就近性表的改變等。

    4. 由于所有的廣域重定性都是由核心節(jié)點(diǎn)的WSD NP 根據(jù)用戶真實(shí)IP 來實(shí)現(xiàn)的，故此中心節(jié)點(diǎn)隨著業(yè)務(wù)量的逐步增大負(fù)載問題會(huì)顯得格外重要，需考慮增加負(fù)載均衡設(shè)備以便分流。