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    CDN與專用DNS工作過程

    2020-09-10 17:10云杰小編閱讀:14

    CDN與專用DNS工作過程

    域名系統的前世今生

    域名系統的產生的原因是用戶通過形如198.26.92.33點分十進制的IP地址訪問因特網的主機時,實在是記不住。因此早在ARPANET(美國國防部高級研究計劃署開發的世界上第一個運營的封包交換網絡)時代,就在hosts文件中配置主機名字和IP地址的對應關系。

    隨后網絡中主機的爆炸增長,計算機科學家保羅·莫卡派喬斯才設計出了域名系統,即Domain Name System,DNS中強調域的概念,是聯機分布式數據庫系統,采用客戶端-服務器方式。

    如今在自己電腦中仍然可以通過配置hosts對應IP地址,訪問所需網頁。

    域名長什么樣?

    (1)中國傳媒大學官網域名:cuc.edu.cn

    (2)華為官網域名:huawei.com

    (3)IPV6反向解析域名:ip6.apra

    可以看出域名的結構是分層次的:…三級域名.二級域名.頂級域名,具體可見下圖。

    頂級域名(Top Level Domain)主要分為三大類:

    (1)國家頂級域名nTLD(National Top-Level Domain):如cn為China表示中國,us為The United States表示美國。

    (2)通用頂級域名gTLD(generic Top-Level Domain):如com為Commercial代表商業機構,org為Organizations表示非盈利組織。

    (3)基礎結構域名(infrastructure domain):這類域名比較少見,如ipv6.arpa,用于域名反向解析為IPV6地址。

    域名服務器

    從域名到IP地址的解析需要調用域名服務器程序 ,把運行域名解析程序的服務器稱為域名服務器。域名服務器管轄域名,并且它很厲害,能夠按片按區(zone)區管理,區最大時等于域,見下圖。

    域名服務器分為以下四類:

    (1)根域名服務器。知道所有的頂級域名服務器的域名和IP地址,如果本地域名服務器無法對域名進行解析時,都要求助于根域名服務器,由根域名服務器告訴下一步應該去查找哪個頂級域名服務器。共有從 a.root-servers.net 到 m.root-servers.net 13個不同IP地址的根域名服務器(不代表只有13個域名服務器,而是有13套裝置,內部有很多域名服務器)。

    (2)頂級域名服務器。管理所有的二級域名服務器器的域名和IP地址。

    (3)權限域名服務器。管理下一級的權限域名服務器的域名和IP地址。

    (4)本地域名服務器。主機發送DNS查詢請求時,查詢首先要通過本地域名服務器,每一個因特網服務提供者ISP或一個大學或一個企業都可以擁有一個本地域名服務器,平時在PC中可以設置,Windows設置見下圖。

    域名如何解析?

    通常主機向本地域名服務器采用遞歸查詢(recursive query),意思是主機詢問本地域名服務器,本地域名服務器不知道時,就以DNS客戶的身份向根域名服務器繼續發送查詢請求報文,而不是讓主機進行下一步查詢。通常本地域名服務器向根域名服務器采用迭代查詢(iterative query),意思是根域名服務器返回給本地域名服務器一個要查詢的IP地址,或者告訴本地域名服務器下一步向哪個頂級域名服務器查詢,或者報錯無法查詢到所需的IP地址,具體見下圖,以查詢www.cuc.edu.cn域名為例。

    總共有10個步驟,,使用10個UDP用戶數據報的報文,本地域名服務器進行4次迭代查詢后,從 dns.cuc.edu.cn 中得到 www.cuc.edu.cn 的IP地址:

    (1)用戶主機向本地域名服務器進行遞歸查詢。

    (2)本地域名服務器采用迭代查詢,首先選擇根域名服務器 d.root-servers.net 查詢。

    (3)根域名服務器 d.root-servers.net 告訴本地域名服務器,下一次應查詢的頂級域名服務器cn的地址 x.dns.cn (很多個)和對應的IP地址。

    (4)本地域名服務器選擇頂級域名服務器 e.dns.cn 進行查詢。

    (5)頂級域名服務器 e.dns.cn 告訴本地域名服務器,權限域名服務器 edu.cn 的域名地址 x.edu.cn (很多個,下面dig中的 ns.cernet.net 為中國教育和科研計算機網的域名服務器地址)和對應的IP地址。

    (6)本地域名服務器選擇權限域名服務器 dns.edu.cn 進行查詢。

    (7)權限域名服務器 dns.edu.cn 告訴本地域名服務器,權限域名服務器 cuc.edu.cn 的域名地址 bdns.cuc.edu.cn、bdns2.cuc.edu.cn.、pdns.cuc.edu.cn 和對應的IP地址。。

    (8)本地域名服務器選擇權限域名服務器 bdns.cuc.edu.cn 進行查詢。

    (9)權限域名服務器 bdns.cuc.edu.cn 告訴本地域名服務器, www.cuc.edu.cn 的IP地址。

    (10)本地域名服務器告訴查詢主機 www.cuc.edu.cn 的IP地址。

    在Windows中安裝dig.exe后,用dig www.cuc.edu.cn +trace 命令行查詢解析過程如下所示:

    另一種DNS查詢方式:主機和本地域名服務器都采取遞歸查詢,見下圖。

    CDN英文全稱為 Content Delivery Network,即內容分發網絡。CDN構建在現有的網絡之上,將網站的內容分發到最接近用戶的邊緣節點。舉例:假設廣州用戶要訪問的服務器在北京,利用CDN技術后,用戶不用“翻山越嶺”,經過各種網絡到達北京的服務器,而是直接訪問在廣州的CDN邊緣節點。

    傳統的DNS解析訪問

    使用CDN后的訪問

    (1)用戶訪問域名 www.huawei.com 遞歸交給本地域名服務器去負責查詢。

    (2)本地域名服務器經過迭代查詢由 huawei.com 的域名服務器返回CNAME解析到的地址 www.huawei.com.akadns.net。

    (3)本地域名服務器去迭代查詢 www.huawei.com.akadns.net 經過dig +trace 命令追蹤發現又經過一次CNAME到 www.huawei.com.lxdns.com ,具體原因沒有深究,暫且認為此 www.huawei.com.lxdns.com 為真正的CDN DNS域名服務器地址;本地域名服務器再次去迭代查詢 www.huawei.com.lxdns.com 的IP地址。

    (4)經過DNS全局負載均衡和區域負載均衡等一系列的智能調度,分配CDN節點,確定 www.huawei.com.lxdns.com 的IP地址。

    全局負載均衡設備根據用戶IP地址,以及用戶請求的內容URL,選擇一臺用戶所屬區域的區域負載均衡設備。

    區域負載均衡設備會為用戶選擇一臺合適的緩存服務器提供服務,選擇的依據包括:根據用戶IP地址,判斷哪一臺服務器距用戶最近;根據用戶所請求的URL中攜帶的內容名稱,判斷哪一臺服務器上有用戶所需內容;查詢各個服務器當前的負載情況,判斷哪一臺服務器尚有服務能力?;谝陨线@些條件的綜合分析之后,區域負載均衡設備會向全局負載均衡設備返回一臺緩存服務器的IP地址。

    (5)返回CDN server(CDN節點)的IP地址。

    (6)返回CDN域名 www.huawei.com.lxdns.com 的IP地址。

    (7)返回 www.huawei.com 對應 CDN域名 www.huawei.com.lxdns.com 的IP地址

    (8)用戶訪問 www.huawei.com.lxdns.com 的IP地址對應的CDN server(CDN 節點),如果有緩存則直接到步驟11返回數據。如果沒有則進行步驟9回源,再到步驟10,再到步驟11,返回數據。

    靜態加速是指對網頁中的靜態資源(包括html文件、CSS文件、js文件、圖片、flash動畫等)進行CDN節點緩存,使得用戶在訪問網頁中的靜態資源時,調取CDN邊緣節點緩存;在訪問網頁中的動態資源如asp、php、jsp等時從源站中調取,從而實現“動靜分離”,達到加速的目的?!皠屿o分離”的好處在于用戶訪問網站時,靜態資源直接從離自己最近的CDN節點緩存中獲取(具體架構見使用CDN后的訪問,以訪問 www.huawei.com 為例),減少用戶訪問靜態資源的時間,同時又降低源站服務器的帶寬壓力、靜態資源訪問壓力。

    動態加速是指CDN的DNS解析中通過動態鏈路探測,監控網絡環境的變化,監控各地網絡延遲,尋找到一條最穩定、最高效、最快速的路徑,回源動態資源,從而實現動態資源(如asp、php、jsp等)加速。然后構成鏈路列表,綁定到DNS解析上,更新到CDN的本地域名服務器上。


    文章標題:《CDN與專用DNS工作過程》

    作  者:云杰小編。本文部分資料來源于網絡,轉載目的在于傳遞更多信息及學習參考:http://www.lulutops.com/showinfo-114-3016-0.html

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