CDN全局負(fù)載均衡：負(fù)責(zé)通過靜態(tài)或動態(tài)的方式為用戶的請求在CDN范圍內(nèi)的各個站點中選擇最佳的訪問站點,。這是實現(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)容請求路由實現(xiàn)機(jī)制

    內(nèi)容服務(wù)的請求路由機(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)計直接關(guān)系到CDN 的核心思想：就近服務(wù),，能否實現(xiàn),。而全局負(fù)載均衡策略又是整個內(nèi)容請求路由機(jī)制設(shè)計的基石，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)容請求路由的實現(xiàn)機(jī)制。

    CDN系統(tǒng)設(shè)計原則

    內(nèi)容路由的設(shè)計涉及到就近性判斷,、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)計基于如下事實和考慮：

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

    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是網(wǎng)絡(luò)管理和性能調(diào)優(yōu)的需求,；

    請求路由的設(shè)計必須考慮CDN作為應(yīng)用支撐平臺,，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，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,，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)計中對該狀況作出相應(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，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)點的L4 交換機(jī),；

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

    3. 各分布節(jié)點接受用戶請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也是最大優(yōu)點在于：省中心節(jié)點的Layer4Switch不僅需要解析相應(yīng)的域名，同時還根據(jù)用戶真實IP 地址來進(jìn)行最優(yōu)站點計算和判斷,，最終將用戶流量重定向相應(yīng)的服務(wù)節(jié)點上,。當(dāng)用戶請求的服務(wù)使用的協(xié)議不具有類似于“HTTP 302”的重定向命令時，該策略的順利實現(xiàn)利用Radware WSD 產(chǎn)品所獨具的“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,，WSDNP首先會通過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)先級最高的分布 點,。如沒有該記錄則NP 會以同樣方式去查動態(tài)最近路徑表，如仍沒有記錄NP 會通知各分布 點WSD 一同去測各分布 點離用戶的距離及時延,，并通過專有協(xié)議LRP,、PRP 報告，確定最優(yōu)站點,，然后通過HTTP 重定向或全局三角重定向技術(shù)來實現(xiàn)將用戶導(dǎo)向到最佳CDN 節(jié)點,，與此同時，該IP 地址所在的C 類網(wǎng)段會被添加至動態(tài)最近路徑表,，供今后使用,；最佳節(jié)點的CDN 的服務(wù)器（節(jié)點上的高速緩存）負(fù)責(zé)將用戶請求的內(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,，現(xiàn)總結(jié)如下：

    【方式一的優(yōu)缺點】

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

    l 實現(xiàn)簡單,，內(nèi)容請求路由簡捷,，核心（骨干）節(jié)點負(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DNS 解析行程中的任何一個DNS 服務(wù)器CACHE,，這會導(dǎo)致全局的DNS 流量分配將會失敗,，因為這個DNS 服務(wù)器不會再將DNS 的解析請求轉(zhuǎn)發(fā)給WSD-NP,，從而用戶將不能得到最新的最優(yōu)站點的IP 地址；

    l 就近性判斷是對用戶本地的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】

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

    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 可以對用戶訪問請求實現(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,，實現(xiàn)合理,、完善內(nèi)容請求路由；

    l 支持不同的ICP 接入CDN 的業(yè)務(wù)模式,，服務(wù)割接非?？旖荨?/p>

    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VIP 建立連接時發(fā)生的,，故對于相應(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HTTP 可以采用通用的302 協(xié)議重定向；但對于類似于MMS 這類私有協(xié)議就無法通過通用做法來實現(xiàn),，必須利用Radware WSD 產(chǎn)品的獨特功能才能完成,；

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

    Radware建議

    通過以上兩種方式的優(yōu)缺點比較和討論，可以看出當(dāng)只需要簡單的站點容錯或只根據(jù)負(fù)載信息進(jìn)行流量分配時,，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)計時，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目工程中采用以方式二為主來實現(xiàn)全局負(fù)載均衡,。

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

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

    方案建議：利用核心節(jié)點的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網(wǎng)站的流媒體子域名，瀏覽器向Local DNS 請求對該域名的解析,；

    2. Local DNS 將請求發(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)點的Radware WSD－NP,；

    4. Local DNS 再向核心節(jié)點的WSD-NP 發(fā)出域名解析請求,；

    5. WSD-NP 獲得用戶Local DNS 的域名解析請求，將事先設(shè)置好的對應(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WSD NP 上綁定的VIP 發(fā)出TCP/IP 請求；

    8. 核心節(jié)點WSD-NP 建立TCP/IP 握手獲得客戶的IP,，并比對靜態(tài)最近路徑表,、動態(tài)最近路徑表，如有匹配表項則通過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；

    l WSD-NP 如未有匹配表項則發(fā)LRP,、PRP 協(xié)議包通知各分布點WSD共同去測量各分布點離用戶的距離及時延,；

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

    l WSD－NP 通過報告判斷某分布點為最優(yōu)站點,，將請求導(dǎo)向該節(jié)點，同時將該IP所在的C 類網(wǎng)段加入動態(tài)就近性表,；

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

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

    11. 節(jié)點緩存服務(wù)器將負(fù)責(zé)響應(yīng)用戶的請求,，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)對應(yīng)的VIP 地址給客戶（步驟1～6）,；核心節(jié)點與用戶建立連接后根據(jù)所獲得的用戶真實IP 地址進(jìn)行流量分發(fā)（步驟7～9）；步驟10～11 的引入是因為采用緩存服務(wù)器實現(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,，給該ICP 一個特定的VIP 即可,。用戶訪問該服務(wù)時，不經(jīng)過第一級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,，分布點的不斷擴(kuò)展,，各中心點的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)點的WSD NP 根據(jù)用戶真實IP 來實現(xiàn)的,，故此中心節(jié)點隨著業(yè)務(wù)量的逐步增大負(fù)載問題會顯得格外重要，需考慮增加負(fù)載均衡設(shè)備以便分流,。