CDN網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用

摘 要：CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)），Content Delivery Network的簡(jiǎn)稱，CDN是新興信息化網(wǎng)絡(luò)之一，它是在IP網(wǎng)絡(luò)上搭建而來的，它可以有效地為訪問大中型網(wǎng)絡(luò)的提速，有效地提高工作效率，強(qiáng)化網(wǎng)站信息和數(shù)據(jù)的安全，并且能夠節(jié)約網(wǎng)站流量和有效控制成本，提高客戶終端的滿意度。對(duì)服務(wù)器配置文件的管理是CDN的運(yùn)維的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：CDN；負(fù)載均衡；內(nèi)容分發(fā)；Squid；配置管理

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research and Application of Key Technology of CDN Network

LI Haoguang

（Guangdong Polytechnic College，Guangzhou 510520，China）

Abstract：Content Delivery Network is one of the emerging information network，it is built on IP network，it can effectively for large and medium-sized network access speed， effectively improve the work efficiency， strengthen the website information and data security，and the ability to save traffic and effectively control costs，improve customer satisfaction of terminal.The management of the server configuration file is the key to the operations of CDN.

Keywords：CDN；load balancing；content distribution；squid；configuration management

1 引言（Introduction）

CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）的出現(xiàn)讓客戶端對(duì)網(wǎng)絡(luò)的體驗(yàn)有了明顯的改善，客戶端需要有效提高網(wǎng)站圖像和視頻等數(shù)據(jù)的下載速度，可以通過CDN所提供的網(wǎng)絡(luò)加速功能來實(shí)現(xiàn)，圖形圖像在電子商務(wù)的網(wǎng)站中占據(jù)了相當(dāng)大的資源，想要提升客戶端訪問網(wǎng)站的速度、加快數(shù)據(jù)傳輸，那么就要加強(qiáng)對(duì)圖形圖像的服務(wù)與管理，為他們加速，可行的辦法是把位于源站點(diǎn)的圖形圖像放置于網(wǎng)絡(luò)邊緣，這是最接近客戶端的地方，這樣則可以大幅度提高圖像的下載速度了[1]。另一種情況就是視頻較多的網(wǎng)站，我們可采用的辦法是緩存訪問量比較大的視頻資源，這樣既可以提高它的加載速度，又可以讓服務(wù)器得到緩解壓力。這樣對(duì)網(wǎng)站服務(wù)水平的提升有著非常明顯的作用。

因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)堵塞問題，要通過讓客戶端可以在距離最短的范圍中能夠獲得他所需要的內(nèi)容來解決。我們可以把網(wǎng)站緩存的內(nèi)容傳送到離客戶端最近的網(wǎng)絡(luò)邊緣，達(dá)到提升訪問網(wǎng)站的速度，讓客戶端有一務(wù)器宕機(jī)的現(xiàn)象則可以通過CDN中的健康監(jiān)測(cè)機(jī)制有效地防患。例如某個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了故障，但保證客戶端的請(qǐng)求內(nèi)容能夠被訪問到，則可以通過CDN系統(tǒng)把客戶端的請(qǐng)求安排到其他健康的并且是相對(duì)較近距離的節(jié)點(diǎn)上。

2 CDN的工作原理與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)（CDN works

with network architecture design）

延誤或等待，是客戶端訪問網(wǎng)站過程中最不愿意的事，要滿足客戶端在最短時(shí)間內(nèi)得到訪問網(wǎng)站，那就要放置好邊緣服務(wù)器，從而達(dá)到客戶端可以縮短訪問延誤時(shí)間和降低服務(wù)器傳送資料到客戶終端PC的帶寬，以讓客戶端能夠獲得更佳的體驗(yàn)效果。如圖1所示的是客戶端訪問CDN系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)圖：

圖1 客戶端訪問CDN系統(tǒng)的邏輯圖

Fig.1 Client access logic diagram CDN system

CDN的工作原理是：（1）客戶端提交域名；（2）瀏覽器對(duì)客戶端提交的域名進(jìn)行解釋；（3）得到目標(biāo)主機(jī)的IP地址；（4）根據(jù)IP地址的訪問發(fā)送請(qǐng)求；（5）獲得請(qǐng)求的數(shù)據(jù)并且回顯。

一旦客戶端來到CDN服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問時(shí)，第用戶首先就是必須使用GSLB（Global Server Load Balance：全局負(fù)載均衡）方案重新制定跟客戶端最接近的網(wǎng)絡(luò)訪問節(jié)點(diǎn)，下一步將由LSLB（Local Server Load Balance：本地負(fù)載均衡）方案把客戶端的請(qǐng)求放在Cache設(shè)備上面，它是一個(gè)負(fù)載比較輕的服務(wù)設(shè)備，倘若沒有命中Cache設(shè)備，那Squid服務(wù)器就會(huì)把必須的資料數(shù)據(jù)緩存到Cache設(shè)備中。

客戶端訪問的基本流程簡(jiǎn)述如下[2]：（1）在瀏覽器的地址欄中，直接輸入網(wǎng)址（即我們需要訪問的網(wǎng)站域名）；（2）GSLB子系統(tǒng)解析終端瀏覽器輸入的網(wǎng)址；（3）GSLB子系統(tǒng)把網(wǎng)址解析請(qǐng)求送到終端最近的網(wǎng)絡(luò)訪問節(jié)點(diǎn)上；（4）結(jié)合自身設(shè)備的負(fù)載運(yùn)行情況，LSLB子系統(tǒng)將繼續(xù)跟蹤最合適的服務(wù)設(shè)備；（5）把網(wǎng)址的解析請(qǐng)求信息進(jìn)行處理，若果請(qǐng)求被選擇，則會(huì)根據(jù)輸入的網(wǎng)址訪問相關(guān)的網(wǎng)站；（6）響應(yīng)訪問相關(guān)網(wǎng)站的請(qǐng)求，提供訪問的服務(wù)。

底層系統(tǒng)架構(gòu)是一個(gè)龐大的動(dòng)態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)，它重點(diǎn)是針對(duì)流量大、高并發(fā)網(wǎng)站而建立的。需要保障一個(gè)大型網(wǎng)站的平穩(wěn)運(yùn)行以及頻繁的應(yīng)用，就必須有一個(gè)安全可靠、并且容易擴(kuò)展和維護(hù)的應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)作支撐。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般由若干個(gè)子系統(tǒng)組成大型的動(dòng)態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)分別是：Web前端系統(tǒng)、負(fù)載均衡系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)集群系統(tǒng)、緩存系統(tǒng)和分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)以及代碼分發(fā)系統(tǒng)。負(fù)載均衡系統(tǒng)接收到由Web前端系統(tǒng)發(fā)送而來的有效請(qǐng)求，若果服務(wù)器資源能夠正常使用，那么它將進(jìn)一步分配資源，從而獲得更佳的訪問速度。endprint

3 系統(tǒng)的應(yīng)用（Application system）

（1）Web前端系統(tǒng)

我們不能以應(yīng)用來劃分服務(wù)器，我們應(yīng)該是要所有服務(wù)器看作是一個(gè)統(tǒng)一來使用，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用領(lǐng)域不同的服務(wù)器可以共享、也可以避免單點(diǎn)故障、集中管理、統(tǒng)一配置等目的，每一個(gè)服務(wù)器均可以對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用提供所需要的服務(wù)，我們可以通過增加服務(wù)器節(jié)點(diǎn)來應(yīng)對(duì)在部分應(yīng)用的訪問量（PV）提升時(shí)，獲得整個(gè)的服務(wù)。進(jìn)行流量回避是Web前端系統(tǒng)的重要作用之一，它過濾訪問的請(qǐng)求，把有效訪問轉(zhuǎn)送至負(fù)載均衡系統(tǒng)。

（2）負(fù)載均衡系統(tǒng)

負(fù)載均衡（又稱為負(fù)載分擔(dān)），它通過在多個(gè)操作單元上平衡和分?jǐn)傌?fù)載任務(wù)進(jìn)行操作。負(fù)載均衡是一種技術(shù)解決方法，它能夠高度可用性和可伸縮性，它是隨著大型網(wǎng)站或者應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生的。在大型的網(wǎng)站中，一般采用分布式的集群主機(jī)作為服務(wù)器，客戶端無任何時(shí)間地點(diǎn)的隨機(jī)分布訪問，會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器資源的閑忙不分，從而容易造成客戶端請(qǐng)求負(fù)載重的服務(wù)器宕機(jī)，大大降低服務(wù)效率。

負(fù)載均衡系統(tǒng)包括有硬件和軟件兩種。硬件負(fù)載均衡價(jià)格比較貴，但是它效率高。軟件負(fù)載均衡系統(tǒng)的價(jià)格相對(duì)來說較為低廉，但效率就低于硬件負(fù)載均衡系統(tǒng)，相當(dāng)多的網(wǎng)站都是硬件、軟件負(fù)載均衡系統(tǒng)并用的，以達(dá)到資源整合優(yōu)化效果。

以單臺(tái)高性能著稱的是硬件負(fù)載均衡器，而成本較低、定制靈活方便，其性能與服務(wù)器CPU、網(wǎng)卡等硬件直接相關(guān)的則是以Haproxy、Lvs為代表的軟件負(fù)載均衡。用軟件方法實(shí)現(xiàn)負(fù)載的典型代表——LVS，它能夠?qū)崿F(xiàn)Linux下簡(jiǎn)單的負(fù)載均衡。應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡可以大大節(jié)約成本，但它自身也存在一些缺陷，相對(duì)硬件負(fù)載均衡設(shè)備來說，它的效率要低于硬件負(fù)載均衡設(shè)備，它的功能也比硬件負(fù)載均衡設(shè)備簡(jiǎn)單，復(fù)雜應(yīng)用的負(fù)載能力也是比較差，所包含的的算法也比較少，開啟隧道方式也需要重新編譯內(nèi)核，配置復(fù)雜只支持Linux系統(tǒng)。

（3）緩存系統(tǒng)

為了能夠以較快的速度訪問網(wǎng)站，可以把訪問比較頻繁的Web頁(yè)面和對(duì)象保存在客戶端最近距離的系統(tǒng)中，這樣在下一次訪問這些對(duì)象時(shí)就獲得了較快的訪問速度，這樣一來可以明顯降低源服務(wù)器的壓力，二來也可以拒絕一部分來自網(wǎng)絡(luò)的惡意侵入。

Web緩存我們一般可分為兩類：一個(gè)是本地緩存，另一個(gè)則是代理緩存。本地緩存復(fù)制只是在客戶端在同一臺(tái)PC上頻繁地訪問頁(yè)面時(shí)有效[3]。代理緩存是代理服務(wù)器為同一單位的多個(gè)客戶端或客戶PC緩存Web對(duì)象的單獨(dú)機(jī)器。它們是在客戶端和Web服務(wù)器之間的PC中，它們的工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本地緩存，原因在于企業(yè)本地網(wǎng)絡(luò)中的任何客戶端或PC訪任意Web頁(yè)面時(shí)，緩存復(fù)制對(duì)象訪問該對(duì)象的任何其他客戶端/計(jì)算機(jī)都是可用的，無需到因特網(wǎng)服務(wù)器上再次下載它。緩存原理，如圖2所示。

圖2 緩存處理原理圖

Fig.2 Schematic caching

緩存的原理如下：當(dāng)代理緩存接收到客戶端的請(qǐng)求后，它第一步就是檢查請(qǐng)求的內(nèi)容有沒有已被緩存。假如客戶端的請(qǐng)求內(nèi)容已被緩存，這種緩存有兩種可能性：a.當(dāng)緩存中保存的內(nèi)容已經(jīng)超過了之前設(shè)置的更新期限，如果源站點(diǎn)內(nèi)容已被更新了，那么必須更新緩存中的內(nèi)容，如果源站點(diǎn)內(nèi)容沒有被更新過，那么返回“未修改”的相關(guān)信息，同時(shí)更新未修改內(nèi)容的時(shí)間；b.如果緩存的內(nèi)容與原網(wǎng)站的內(nèi)容保持同步，即內(nèi)容是最新的，這種稱為緩存命中，這時(shí)緩存將會(huì)即刻把已保存的內(nèi)容發(fā)送至客戶端。

（4）業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)

主要處理由代理轉(zhuǎn)送來的業(yè)務(wù)處理請(qǐng)求就是業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)，一般使用處理業(yè)務(wù)能力較強(qiáng)的Apache和Nginx來做業(yè)務(wù)處理服務(wù)器。

穩(wěn)定性強(qiáng)、比較豐富的功能集和低系統(tǒng)資源的消耗等都是Nginx的特征。Nginx它是一個(gè)性能較高的HTTP和反向代理服務(wù)器。目前Nginx技術(shù)在我國(guó)越來越受到歡迎，越來越多的網(wǎng)站開始部署和應(yīng)用Nginx。

（5）數(shù)據(jù)庫(kù)集群系統(tǒng)

一個(gè)大型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存放著非常多的數(shù)據(jù)，因此，建立一個(gè)良好的、高效的、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)有著非常重要的意義?；贑DN系統(tǒng)的特征和穩(wěn)定性考慮，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)集群系統(tǒng)就能建立一個(gè)可靠、可提供大規(guī)模并發(fā)處理的數(shù)據(jù)庫(kù)體系。數(shù)據(jù)庫(kù)集群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)集群系統(tǒng)原理

Fig.3 Database cluster system principles

4 結(jié)論（Conclusion）

CDN系統(tǒng)是日后大型網(wǎng)站發(fā)展的新趨勢(shì)，CDN網(wǎng)絡(luò)體系的重要組成部分之一的CDN網(wǎng)絡(luò)體系負(fù)載均衡，它對(duì)提高站點(diǎn)的訪問速度產(chǎn)生著非常重要的作用。CDN負(fù)載均衡技術(shù)體系包含全局負(fù)載均衡和本地集群負(fù)載均衡，通過全局和本地兩種負(fù)載均衡從而達(dá)到優(yōu)化服務(wù)器資源配置，提高網(wǎng)站服務(wù)能力的目的。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 葛秀慧，等.隱寫術(shù)的研究與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2007

（11）：57-60.

[2] 李曦炎.隱寫術(shù)與數(shù)字水印研究[J].甘肅科技，2005（8）：80-81；

97.

[3] 宋曉麟，李才明，張銳.信息隱藏的重要分支-數(shù)字水印和隱

寫術(shù)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2006（11）：33-35.

作者簡(jiǎn)介：

李浩光（1981-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng)用，電

子商務(wù)，軟件工程，網(wǎng)絡(luò)安全.endprint

3 系統(tǒng)的應(yīng)用（Application system）

（1）Web前端系統(tǒng)

我們不能以應(yīng)用來劃分服務(wù)器，我們應(yīng)該是要所有服務(wù)器看作是一個(gè)統(tǒng)一來使用，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用領(lǐng)域不同的服務(wù)器可以共享、也可以避免單點(diǎn)故障、集中管理、統(tǒng)一配置等目的，每一個(gè)服務(wù)器均可以對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用提供所需要的服務(wù)，我們可以通過增加服務(wù)器節(jié)點(diǎn)來應(yīng)對(duì)在部分應(yīng)用的訪問量（PV）提升時(shí)，獲得整個(gè)的服務(wù)。進(jìn)行流量回避是Web前端系統(tǒng)的重要作用之一，它過濾訪問的請(qǐng)求，把有效訪問轉(zhuǎn)送至負(fù)載均衡系統(tǒng)。

（2）負(fù)載均衡系統(tǒng)

負(fù)載均衡（又稱為負(fù)載分擔(dān)），它通過在多個(gè)操作單元上平衡和分?jǐn)傌?fù)載任務(wù)進(jìn)行操作。負(fù)載均衡是一種技術(shù)解決方法，它能夠高度可用性和可伸縮性，它是隨著大型網(wǎng)站或者應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生的。在大型的網(wǎng)站中，一般采用分布式的集群主機(jī)作為服務(wù)器，客戶端無任何時(shí)間地點(diǎn)的隨機(jī)分布訪問，會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器資源的閑忙不分，從而容易造成客戶端請(qǐng)求負(fù)載重的服務(wù)器宕機(jī)，大大降低服務(wù)效率。

負(fù)載均衡系統(tǒng)包括有硬件和軟件兩種。硬件負(fù)載均衡價(jià)格比較貴，但是它效率高。軟件負(fù)載均衡系統(tǒng)的價(jià)格相對(duì)來說較為低廉，但效率就低于硬件負(fù)載均衡系統(tǒng)，相當(dāng)多的網(wǎng)站都是硬件、軟件負(fù)載均衡系統(tǒng)并用的，以達(dá)到資源整合優(yōu)化效果。

以單臺(tái)高性能著稱的是硬件負(fù)載均衡器，而成本較低、定制靈活方便，其性能與服務(wù)器CPU、網(wǎng)卡等硬件直接相關(guān)的則是以Haproxy、Lvs為代表的軟件負(fù)載均衡。用軟件方法實(shí)現(xiàn)負(fù)載的典型代表——LVS，它能夠?qū)崿F(xiàn)Linux下簡(jiǎn)單的負(fù)載均衡。應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡可以大大節(jié)約成本，但它自身也存在一些缺陷，相對(duì)硬件負(fù)載均衡設(shè)備來說，它的效率要低于硬件負(fù)載均衡設(shè)備，它的功能也比硬件負(fù)載均衡設(shè)備簡(jiǎn)單，復(fù)雜應(yīng)用的負(fù)載能力也是比較差，所包含的的算法也比較少，開啟隧道方式也需要重新編譯內(nèi)核，配置復(fù)雜只支持Linux系統(tǒng)。

（3）緩存系統(tǒng)

為了能夠以較快的速度訪問網(wǎng)站，可以把訪問比較頻繁的Web頁(yè)面和對(duì)象保存在客戶端最近距離的系統(tǒng)中，這樣在下一次訪問這些對(duì)象時(shí)就獲得了較快的訪問速度，這樣一來可以明顯降低源服務(wù)器的壓力，二來也可以拒絕一部分來自網(wǎng)絡(luò)的惡意侵入。

Web緩存我們一般可分為兩類：一個(gè)是本地緩存，另一個(gè)則是代理緩存。本地緩存復(fù)制只是在客戶端在同一臺(tái)PC上頻繁地訪問頁(yè)面時(shí)有效[3]。代理緩存是代理服務(wù)器為同一單位的多個(gè)客戶端或客戶PC緩存Web對(duì)象的單獨(dú)機(jī)器。它們是在客戶端和Web服務(wù)器之間的PC中，它們的工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本地緩存，原因在于企業(yè)本地網(wǎng)絡(luò)中的任何客戶端或PC訪任意Web頁(yè)面時(shí)，緩存復(fù)制對(duì)象訪問該對(duì)象的任何其他客戶端/計(jì)算機(jī)都是可用的，無需到因特網(wǎng)服務(wù)器上再次下載它。緩存原理，如圖2所示。

圖2 緩存處理原理圖

Fig.2 Schematic caching

緩存的原理如下：當(dāng)代理緩存接收到客戶端的請(qǐng)求后，它第一步就是檢查請(qǐng)求的內(nèi)容有沒有已被緩存。假如客戶端的請(qǐng)求內(nèi)容已被緩存，這種緩存有兩種可能性：a.當(dāng)緩存中保存的內(nèi)容已經(jīng)超過了之前設(shè)置的更新期限，如果源站點(diǎn)內(nèi)容已被更新了，那么必須更新緩存中的內(nèi)容，如果源站點(diǎn)內(nèi)容沒有被更新過，那么返回“未修改”的相關(guān)信息，同時(shí)更新未修改內(nèi)容的時(shí)間；b.如果緩存的內(nèi)容與原網(wǎng)站的內(nèi)容保持同步，即內(nèi)容是最新的，這種稱為緩存命中，這時(shí)緩存將會(huì)即刻把已保存的內(nèi)容發(fā)送至客戶端。

（4）業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)

主要處理由代理轉(zhuǎn)送來的業(yè)務(wù)處理請(qǐng)求就是業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)，一般使用處理業(yè)務(wù)能力較強(qiáng)的Apache和Nginx來做業(yè)務(wù)處理服務(wù)器。

穩(wěn)定性強(qiáng)、比較豐富的功能集和低系統(tǒng)資源的消耗等都是Nginx的特征。Nginx它是一個(gè)性能較高的HTTP和反向代理服務(wù)器。目前Nginx技術(shù)在我國(guó)越來越受到歡迎，越來越多的網(wǎng)站開始部署和應(yīng)用Nginx。

（5）數(shù)據(jù)庫(kù)集群系統(tǒng)

一個(gè)大型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存放著非常多的數(shù)據(jù)，因此，建立一個(gè)良好的、高效的、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)有著非常重要的意義?；贑DN系統(tǒng)的特征和穩(wěn)定性考慮，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)集群系統(tǒng)就能建立一個(gè)可靠、可提供大規(guī)模并發(fā)處理的數(shù)據(jù)庫(kù)體系。數(shù)據(jù)庫(kù)集群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)集群系統(tǒng)原理

Fig.3 Database cluster system principles

4 結(jié)論（Conclusion）

CDN系統(tǒng)是日后大型網(wǎng)站發(fā)展的新趨勢(shì)，CDN網(wǎng)絡(luò)體系的重要組成部分之一的CDN網(wǎng)絡(luò)體系負(fù)載均衡，它對(duì)提高站點(diǎn)的訪問速度產(chǎn)生著非常重要的作用。CDN負(fù)載均衡技術(shù)體系包含全局負(fù)載均衡和本地集群負(fù)載均衡，通過全局和本地兩種負(fù)載均衡從而達(dá)到優(yōu)化服務(wù)器資源配置，提高網(wǎng)站服務(wù)能力的目的。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 葛秀慧，等.隱寫術(shù)的研究與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2007

（11）：57-60.

[2] 李曦炎.隱寫術(shù)與數(shù)字水印研究[J].甘肅科技，2005（8）：80-81；

97.

[3] 宋曉麟，李才明，張銳.信息隱藏的重要分支-數(shù)字水印和隱

寫術(shù)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2006（11）：33-35.

作者簡(jiǎn)介：

李浩光（1981-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng)用，電

子商務(wù)，軟件工程，網(wǎng)絡(luò)安全.endprint

3 系統(tǒng)的應(yīng)用（Application system）

（1）Web前端系統(tǒng)

我們不能以應(yīng)用來劃分服務(wù)器，我們應(yīng)該是要所有服務(wù)器看作是一個(gè)統(tǒng)一來使用，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用領(lǐng)域不同的服務(wù)器可以共享、也可以避免單點(diǎn)故障、集中管理、統(tǒng)一配置等目的，每一個(gè)服務(wù)器均可以對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用提供所需要的服務(wù)，我們可以通過增加服務(wù)器節(jié)點(diǎn)來應(yīng)對(duì)在部分應(yīng)用的訪問量（PV）提升時(shí)，獲得整個(gè)的服務(wù)。進(jìn)行流量回避是Web前端系統(tǒng)的重要作用之一，它過濾訪問的請(qǐng)求，把有效訪問轉(zhuǎn)送至負(fù)載均衡系統(tǒng)。

（2）負(fù)載均衡系統(tǒng)

負(fù)載均衡（又稱為負(fù)載分擔(dān)），它通過在多個(gè)操作單元上平衡和分?jǐn)傌?fù)載任務(wù)進(jìn)行操作。負(fù)載均衡是一種技術(shù)解決方法，它能夠高度可用性和可伸縮性，它是隨著大型網(wǎng)站或者應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生的。在大型的網(wǎng)站中，一般采用分布式的集群主機(jī)作為服務(wù)器，客戶端無任何時(shí)間地點(diǎn)的隨機(jī)分布訪問，會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器資源的閑忙不分，從而容易造成客戶端請(qǐng)求負(fù)載重的服務(wù)器宕機(jī)，大大降低服務(wù)效率。

負(fù)載均衡系統(tǒng)包括有硬件和軟件兩種。硬件負(fù)載均衡價(jià)格比較貴，但是它效率高。軟件負(fù)載均衡系統(tǒng)的價(jià)格相對(duì)來說較為低廉，但效率就低于硬件負(fù)載均衡系統(tǒng)，相當(dāng)多的網(wǎng)站都是硬件、軟件負(fù)載均衡系統(tǒng)并用的，以達(dá)到資源整合優(yōu)化效果。

以單臺(tái)高性能著稱的是硬件負(fù)載均衡器，而成本較低、定制靈活方便，其性能與服務(wù)器CPU、網(wǎng)卡等硬件直接相關(guān)的則是以Haproxy、Lvs為代表的軟件負(fù)載均衡。用軟件方法實(shí)現(xiàn)負(fù)載的典型代表——LVS，它能夠?qū)崿F(xiàn)Linux下簡(jiǎn)單的負(fù)載均衡。應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡可以大大節(jié)約成本，但它自身也存在一些缺陷，相對(duì)硬件負(fù)載均衡設(shè)備來說，它的效率要低于硬件負(fù)載均衡設(shè)備，它的功能也比硬件負(fù)載均衡設(shè)備簡(jiǎn)單，復(fù)雜應(yīng)用的負(fù)載能力也是比較差，所包含的的算法也比較少，開啟隧道方式也需要重新編譯內(nèi)核，配置復(fù)雜只支持Linux系統(tǒng)。

（3）緩存系統(tǒng)

為了能夠以較快的速度訪問網(wǎng)站，可以把訪問比較頻繁的Web頁(yè)面和對(duì)象保存在客戶端最近距離的系統(tǒng)中，這樣在下一次訪問這些對(duì)象時(shí)就獲得了較快的訪問速度，這樣一來可以明顯降低源服務(wù)器的壓力，二來也可以拒絕一部分來自網(wǎng)絡(luò)的惡意侵入。

Web緩存我們一般可分為兩類：一個(gè)是本地緩存，另一個(gè)則是代理緩存。本地緩存復(fù)制只是在客戶端在同一臺(tái)PC上頻繁地訪問頁(yè)面時(shí)有效[3]。代理緩存是代理服務(wù)器為同一單位的多個(gè)客戶端或客戶PC緩存Web對(duì)象的單獨(dú)機(jī)器。它們是在客戶端和Web服務(wù)器之間的PC中，它們的工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于本地緩存，原因在于企業(yè)本地網(wǎng)絡(luò)中的任何客戶端或PC訪任意Web頁(yè)面時(shí)，緩存復(fù)制對(duì)象訪問該對(duì)象的任何其他客戶端/計(jì)算機(jī)都是可用的，無需到因特網(wǎng)服務(wù)器上再次下載它。緩存原理，如圖2所示。

圖2 緩存處理原理圖

Fig.2 Schematic caching

緩存的原理如下：當(dāng)代理緩存接收到客戶端的請(qǐng)求后，它第一步就是檢查請(qǐng)求的內(nèi)容有沒有已被緩存。假如客戶端的請(qǐng)求內(nèi)容已被緩存，這種緩存有兩種可能性：a.當(dāng)緩存中保存的內(nèi)容已經(jīng)超過了之前設(shè)置的更新期限，如果源站點(diǎn)內(nèi)容已被更新了，那么必須更新緩存中的內(nèi)容，如果源站點(diǎn)內(nèi)容沒有被更新過，那么返回“未修改”的相關(guān)信息，同時(shí)更新未修改內(nèi)容的時(shí)間；b.如果緩存的內(nèi)容與原網(wǎng)站的內(nèi)容保持同步，即內(nèi)容是最新的，這種稱為緩存命中，這時(shí)緩存將會(huì)即刻把已保存的內(nèi)容發(fā)送至客戶端。

（4）業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)

主要處理由代理轉(zhuǎn)送來的業(yè)務(wù)處理請(qǐng)求就是業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)，一般使用處理業(yè)務(wù)能力較強(qiáng)的Apache和Nginx來做業(yè)務(wù)處理服務(wù)器。

穩(wěn)定性強(qiáng)、比較豐富的功能集和低系統(tǒng)資源的消耗等都是Nginx的特征。Nginx它是一個(gè)性能較高的HTTP和反向代理服務(wù)器。目前Nginx技術(shù)在我國(guó)越來越受到歡迎，越來越多的網(wǎng)站開始部署和應(yīng)用Nginx。

（5）數(shù)據(jù)庫(kù)集群系統(tǒng)

一個(gè)大型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存放著非常多的數(shù)據(jù)，因此，建立一個(gè)良好的、高效的、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)有著非常重要的意義。基于CDN系統(tǒng)的特征和穩(wěn)定性考慮，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)集群系統(tǒng)就能建立一個(gè)可靠、可提供大規(guī)模并發(fā)處理的數(shù)據(jù)庫(kù)體系。數(shù)據(jù)庫(kù)集群系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)集群系統(tǒng)原理

Fig.3 Database cluster system principles

4 結(jié)論（Conclusion）

CDN系統(tǒng)是日后大型網(wǎng)站發(fā)展的新趨勢(shì)，CDN網(wǎng)絡(luò)體系的重要組成部分之一的CDN網(wǎng)絡(luò)體系負(fù)載均衡，它對(duì)提高站點(diǎn)的訪問速度產(chǎn)生著非常重要的作用。CDN負(fù)載均衡技術(shù)體系包含全局負(fù)載均衡和本地集群負(fù)載均衡，通過全局和本地兩種負(fù)載均衡從而達(dá)到優(yōu)化服務(wù)器資源配置，提高網(wǎng)站服務(wù)能力的目的。

參考文獻(xiàn)（References）

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[3] 宋曉麟，李才明，張銳.信息隱藏的重要分支-數(shù)字水印和隱

寫術(shù)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2006（11）：33-35.

作者簡(jiǎn)介：

李浩光（1981-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng)用，電

子商務(wù)，軟件工程，網(wǎng)絡(luò)安全.endprint