剖析阿里云CDN技术的优化之路分享!

一、CDN的用途目前,CDN主要是分几个方向发展,比如静态内容的分发、视频流媒体的分发、动态资源的加速、源站保护等,其中最基本的是用来做静态内容分发。阿里CDN现在最大的用途是用作淘宝所有图片的分发。视频流媒体的分发功能使用,发展速度也非常之快。CDN一些特色功能的应用,如动态资源的加速,还有SSL的接入、SPDY的接入等。CDN还有一个功能是源站保护,它可以通过各种安全防御,实现源站流量的减少。

二、CDN的加速原理CDN最大的特色在于加速。那么,CDN是如何实现各种“加速”,发挥“加速”功用呢?如下图所示,CDN有很多节点,通过域名实现就近接入。当用户发起一个请求后,CDN会回源取,然后把文件就近缓存在那个节点的服务器上。假设北京的用户到北京节点只需4毫秒,后面写了一个90%的请求其实都直接命中到了服务器,那么还有10%的流量回到了二级cache节点。而二级cache节点也是同样的缓存服务器,假设它的命中率也是90%,那么最终只有1%的流量到源站。如果纯粹回到源站可能需88毫秒,而通过访问CDN就会大大缩短时间,甚至4毫秒就可以让用户拿到一个文件。这是CDN实现加速的基本原理。20201027_5f98023251829

三、阿里CDN分布CDN加速的载体在于节点,阿里CDN节点分布可谓星罗棋布,如下图所示。阿里CDN服务器原先主要用于淘宝图片的分发,在全国32省(市、区)均有服务器,有200多个节点,在一线城市运营商均有机房,甚至在外国也有30余个节点分布,以提供国外用户的加速服务。20201027_5f980232814d0

四、阿里CDN应用这两天,我去拜访了一些客户。他们把阿里云的CDN与业界其他一些比较有名的商业CDN进行比较统计,得出的结论是:阿里云CDN的平均延迟大概能有10%到20%的下降。阿里从2008年开始,就着手自建CDN。不知不觉阿里云已成为世界上最大的图片CDN。这可能跟中国的网上购物习惯有关——一个商品需要几十张图片进行介绍。这使得阿里云图片CDN可能跟某些视频CDN流量有的一拼。从2014年3月起,阿里CDN正式开启商业化运营模式。商业化运营对阿里云CDN的需求,跟图片CDN区别是非常大的,这对于阿里云有很多的挑战。原来的图片CDN,对于阿里云来说,主要是每年大促期间带来的压力,至少到2012年,阿里云CDN唯一任务就是为了“双十一”。那时,阿里云会做很多预案以应对疯狂的流量。下面这一张是CDN的流量图,就可以看到阿里云2009到2012年,阿里云整个水位是非常满的。这对于阿里云CDN来说,主要的挑战在于:做到良好的均衡性。比如这个节点要把流量定量切到另外一个节点,阿里云做了很多的工作。另外,阿里云在节点内对软件稳定性和性能等方面也做很多优化。比如说现在一个节点能服务40G,但是有时候节点面对突然涌过来的大流量时,你甚至来不及调度。这就要求你的软件至少需要扛过大于40G的能力。每年阿里云会做5次以上的压测。在跑满40G的情况下面,连续跑一个星期,检验以保障阿里云CDN节点不会挂掉,能够继续提供比较可靠的服务。这对于软件的可靠性方面,压力也是非常大的。20201027_5f980232af208

从去年开始,阿里云整个团队的开发方向就转向做对外服务。从2013年开始,阿里云CDN的服务能力已经远超阿里云自用的能力。就像阿里云一些PE所说,阿里云CDN团队基本上可以坐在那里喝着茶看着双十一的流量就可以了。现在阿里CDN的目标是:做到能够快速、安全、易用,能帮用户减少成本。下面是CDN的一些关键组件:l IP库l 调度系统l 缓存系统l 刷新系统l 日志系统CDN需要知道用户从哪里来,才能调度, IP数据库阿里云已经做了好几年。如果你们想去查一下某个IP是从哪里来的,ip.taobao.com这个外部的接口可以用。为了提高准确性,阿里云还会拿淘宝的收货IP做对比,查是否这个IP是属于这个地区的。现在在市一级的准确率能做到96%左右。ECS用户应该可以免费调用阿里云IP库的接口。20201027_5f980232dcfb6

现在CDN有两个维度可以进行调度。一是地域的概念,比如说你去浏览器里面输一个www.taobao.com,域名查询请求会提交到运营商本地的DNS服务器,DNS服务器有一个迭代查询的过程,最后到了调度中心。调度服务器会根据源IP。比如你是北京电信的DNS的IP,就将你调度到北京电信的机房去。二是CDN是有高可用性的,调度中心在不停的监控所有节点的健康状况,一旦发现这个节点有问题,会将用户切换到另外一个节点。20201027_5f9802330b59c

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