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4.4 内容分发网络+ n) g2 a5 B$ u) a5 ?
CDN通过将网络内容发布到靠近用户的边缘节点，使不同地域的用户在访问相
5 n1 }3 Y7 Z, ?2 c$ K1 h同网页时可以就近获取。这样既可以减轻源服务器的负担，也可以减少整个网络中7 O9 S: v. k* T; `+ S
的流量分布不均的情况，进而改善整个网络性能。所谓的边缘节点是CDN服务提供
, E) d* v1 ?: D* ?1 b1 @; i0 _9 p0 ^7 L商经过精心挑选的距离用户非常近的服务器节点，仅“一跳”（Single Hop）之遥。用
$ N4 V2 i5 _1 |7 y0 Y; O+ p) g+ d) M户在访问时就无需再经过多个路由器，大大减少访问时间。
* \; b2 `6 b8 P7 H, X3 i6 K) U从图4-9可以看出，DNS在对域名解析时不再向用户返回源服务器的IP，而是返
% a2 e+ ]4 f. w K回了由智能CDN负载均衡系统选定的某个边缘节点的IP。用户利用这个IP访问边缘节
3 v J; `) Q; @9 [# P3 o点，然后该节点通过其内部DNS解析得到源服务器IP并发出请求来获取用户所需的页
) u& g0 G& J# ^9 D4 T3 A# O ~. R面，如果请求成功，边缘节点会将页面缓存下来，下次用户访问时可以直接读取，; u% y" C$ E7 @1 O0 s: d3 X% R
而不需要每次都访问源服务器。
4 H* O& T% j: ]" }2 l( M图 4-9 用户访问CDN的整体流程$ g1 w" P. f. c' ^: S) y7 b. I
4.4.1 CDN架构
% P9 ~2 ~6 v1 G1 b3 i; C4 o6 D/ k淘宝CDN系统用于支持用户购物，尤其是“双11”光棍节时的海量图片请求。如* r, ]3 w8 h& w$ m
图4-10所示，图片存储在后台的TFS集群中，CDN系统将这些图片缓存到离用户最近
: A% }$ L" I: w2 U的边缘节点。CDN采用两级Cache：L1-Cache以及L2-Cache。用户访问淘宝网的图片; Y+ u& \3 B( ~8 j+ P
时，通过全局调度系统（Global Load Balancing）调度到某个L1-Cache节点。如果L1-
/ w4 s8 r+ `8 F! @# v+ FCache命中，那么直接将图片数据返回用户；否则，请求L2-Cache节点，并将返回的
, Q- X3 d: d2 e- x8 Q u6 q图片数据缓存到L1-Cache节点。如果L2-Cache命中，直接将图片数据返回给L1-Cache; c% R q4 i6 P: t+ y/ n# p% w: \
节点；否则，请求源服务器的图片服务器集群。每台图片服务器是一个运行着Nginx
+ E( v( ?( K) c* O0 u+ k9 [1 ^的Web服务器，它还会在本地缓存图片，只有当本地缓存也不命中时才会请求后端的% ~" a3 l: N) v
TFS集群，图片服务器集群和TFS集群部署在同一个数据中心内。
' V. h- x8 B) d图 4-10 淘宝网CDN整体架构
0 i/ O4 s) V. e: |6 e! I对于每个CDN节点，其架构如图4-11所示。从图中可以看出，每个CDN节点内
/ N2 x7 a9 h; z7 k部通过LVS+Haproxy的方式进行负载均衡。其中，LVS是四层负载均衡软件，性能 I, S: u" b: [- `
好；Haproxy是七层负载均衡软件，能够支持更加灵活的负载均衡策略。通过有机结
+ }* g# y0 Q: G* T4 C) [合两者，可以将不同的图片请求调度到不同的Squid服务器。3 ~# w& F7 `' M# U+ O
图 4-11 淘宝网单个CDN节点架构3 F+ w7 c3 T( _; F' }' e
Squid服务器用来缓存Blob图片数据。用户的请求按照一定的策略发送给某台
2 }. `! D! F! U+ W, p& G7 A4 CSquid服务器，如果缓存命中则直接返回；否则，Squid服务器首先会请求源服务器获6 a: g# J3 g8 Y5 V9 v
取图片缓存到本地，接着再将图片数据返回给用户。数据通过一致性哈希的方式分
6 C+ Y* ^4 U, m( Y8 Z; C# ?6 p: F, Q布到不同的Squid服务器，使得增加/删除服务器只需要移动1/n（n为Squid服务器总
. S E% V% F" _4 u: s6 n. D( s数）的对象。0 k+ |' Y! c, E3 }0 i9 o# u! X
相比分布式存储系统，分布式缓存系统的实现要容易很多。这是因为缓存系统
2 z+ \6 r( m5 V9 j不需要考虑数据持久化，如果缓存服务器出现故障，只需要简单地将它从集群中剔% j7 m- R% e# |! H; D5 S4 A
除即可。3 {) Y5 Q, C& K. |
1.分级存储
7 E! x N2 g3 ~. L7 J分级存储是淘宝CDN架构的一个很大创新。由于缓存数据有较高的局部性，在1 N/ s! z, Q0 A G1 ?7 s9 t8 [
Squid服务器上使用SSD+SAS+SATA混合存储，图片随着热点变化而迁移，最热门的
. B; V. U2 a. F存储到SSD，中等热度的存储到SAS，轻热度的存储到SATA。通过这样的方式，能) O* |& W$ e. W4 V
够很好地结合SSD的性能和SAS、SATA磁盘的成本优势。$ {! P7 g2 f+ i. I" H
2.低功耗服务器定制
+ Z) u) Z$ c# Z( z7 B. R淘宝CDN架构的另外一个亮点是低功耗服务器定制。CDN缓存服务是IO密集型! u+ m* v8 {( Z( [
而不是CPU密集型的服务，因此，选用Intel Atom CPU定制低功耗服务器，在保证服
! e7 p5 `9 D8 I4 i6 c务性能的前提下大大降低了整体功耗。2 R8 v5 _; V2 u: Q
4.4.2 讨论
- y- U0 e+ n) `3 H% U& p由于Blob存储系统读访问量大，更新和删除很少，特别适合通过CDN技术分发
0 l* N7 ?# K4 Q& C到离用户最近的节点。CDN也是一种缓存，需要考虑与源服务器之间的一致性。源+ I& f/ M9 Z8 G7 {
服务器更新或者删除了Blob数据，需要能够比较实时地推送到CDN缓存节点，否则
* r6 L5 i5 R- n; }( t7 t& Z只能等到缓存中的对象被淘汰，而对象的有效期一般很长，热门对象很难被淘汰。
/ P8 J0 q" N! V9 Y0 }另外，淘宝在研发CDN的过程中也发现，随着系统的规模越来越大，商用软件
# c3 t( _2 P( d0 Y% S- `往往很难满足需求，通过采用开源软件与自主开发相结合的方式，可以有更好的可
0 _/ \8 d5 i1 {: J: @控性，系统也有更高的可扩展性。互联网技术的优势在于规模效应，随着规模越来
- ~, y, t9 a$ y0 `: N! h/ o# Y越大，单位成本也会越来越低。
; H& J7 ~" ^$ z w$ ^* k( O' X# q当然，随着硬件技术的发展，淘宝CDN架构也经历着变革。例如SSD价格快速
4 f1 M7 d! R- P) `; r* t. ~下降，使得SSD+SAS+SATA分级存储的优势不再明显，新上线的CDN缓存节点配备6 p8 G* c+ C4 ^) s" @
的磁盘均为SSD
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发表于 2017-3-3 20:37:17
