「云端架构之道」：CDN的关键技术~智能调度系统

上一篇我们介绍了CDN的本质其实是分布式多级缓存系统。光了解其本质还远远不够，还必须要了解CDN的核心是其智能调度系统，通过智能调度，保证客户能够最高效地访问最离自己最近的CDN边缘节点，从而大大提升客户的访问体验。

01 CNAM大法

做互联网、CDN都少不了去和CNAME打交道，为什么要有CNAME？以及CNAME存在的价值是什么？总结一句话：

A记录是解析域名到IP，CNAME是解析域名到另外一个域名，即域名的别名。

在说CNAME之前，要提到一个东西叫 A记录：

1.A记录

A记录，即Address记录，可以理解为一种指向关系：

域名 www.XXX.com → 111.111.111.111

也就是当你访问这些域名时，DNS服务器上会通过A记录会帮你解析出相应的IP地址，所以A记录是IP解析，直接将域名指向某个IP。

2.CNAME

CNAME记录，也叫别名记录，相当于给域名起个别名，别名可以是多个，比如：

www.YYY.com → www.XXX.com → 111.111.111.111
www.ZZZ.com → www.XXX.com → 111.111.111.111

这样就会有多个名字映射到同一个IP地址云计算信息系统，设置别名有什么作用呢？

3.CNAME作用

最常用的情况是你的网站需要CDN服务的时候，CDN供应商会要求你登录授权DNS服务器（比如万网），将你的域名（）CNAME指向他们给你的域名（），这个域名一般是CDN厂商的智能调度系统，通过智能调度系统，最终将客户的域名解析到离客户最近的CDN节点上。后面会通过CDN调度系统讲解了解CNAME在其中的作用。

CNAME总结的一段不错的内容供大家参考（不感兴趣的可以跳过）:

1、降低多域名、多服务器、多业务的运维成本。通过将域名CNAME到新的地址后，降低权威DNS配置的复杂性，将变化频繁的配置（比如说A记录、MX记录）、功能业务（智能多线、CDN分发）等切割分离，出现故障后排查简单明了，是谁的问题就是谁的问题，而且权威DNS更新后在全球同步是需要时间的，所以在调整上越少越好，目前行业竞争激烈，保证好的用户体验以及网站的高可用性非常重要。

2、多个域名、多种业务解析到同一个主机，同时不影响搜索引擎收录。比如说有多个域名（www、mail、news）服务要对应同一个公网服务器，服务器对外的域名是host.aaaabb.aaaa.aaaa.com.cn（可能公网IP后面对应着服务器集群，而且公网IP有可能会变化），这是一个典型的应用场景，通过将这些域名的CNAME指向host.aaaabb.aaaa.aaaa.com.cn就可以实现这个需求，而且不必去关心CNMAE后服务器的结构和变化，对于业主的维护来说非常简单，同时不影响到搜索引擎对你原域名的收录。

3、解决多线以及CDN分发加速问题。对于多线问题，通过CNAME后，可以在CNAME上做智能DNS，电信的用户走电信的链路、联通的用户走联通的链路，提升用户体验，节约链路成本，对于CDN的分发加速，大多数是通过CNAME加个GSLB（全球负载均衡）来实现，把你的域名CNAME到CDN厂家给你的域名上，剩余的事情就不用操心了，当然也可以自建CDN，自己搭一个GSLB做调度分发。

4、解决高并发下性能负载问题。其实业务分离、CDN分发已经无形解决了一部分负载问题，大的网站并发是很厉害的，为了在解析环节不出问题，就需要买付费DNS，造成成本增高，并且不方便维护，这时你可以CNAME到某一个域名，设置CNAME后域名的NS为自己搭建的DNS，还有种方式可以直接配置forword，这样可以把智能解析的业务压力放在你自己的DNS上，应用场景是灵活千变万化的，万变不离其宗。

CDN为啥要调度呢？涉及到如何分配或者获取资源，获取什么资源？谁分配资源？怎么分配资源？在CDN网络里，资源就是CDN服务节点，CDN智能调度系统负责分配这些资源，怎么调配资源属于CDN的关键技术，目前主流的有DNS调度和302调度两类方案，下面我们逐一介绍。

02 传统DNS调度

我们来想想一个场景，假如你是某公司老板，你公司中的一台IP为1.1.1.1的服务器（源站），注册了域名为，要对外提供客户访问。随着公司越做越大，访问量也越来越多，源站的服务器顶不住了，你去找CDN厂商购买CDN加速服务。这个时候他们要求你登录到权威DNS服务，给做个CNAME，指向他们给你的一个域名叫，当用户访问的时候，Local DNS会获得CDN提供的CNAME域名：，然后再次递归向CDN厂商的DNS调度服务发出域名解析请求，通过DNS调度系统的智能分析，把这个指向一个（离用户地理位置最近的）CDN边缘节点IP地址，让用户就近取到想要的资源，从而大大降低了延迟。

下图展示了DNS调度的全流程，全部过程包括Local DNS从权威或者更上面根域去层层递归获取A记录，本图简化为从域名服务器开始递归；获取到离客户最近的边缘节点时，用户请求的资源movie.avi，在边缘节点没有命中，再往骨干节点（父层节点）请求，如果依然没有命中，需要回源拉取，返回请求数据后，缓存在骨干节点、边缘节点，最后将数据返回给用户。

以上是DNS调度的全部流程，其实上面是最坏情况，一般通过DNS和CDN的缓存机制，先从Local DNS直接获取A记录，然后从CDN边缘点直接获取资源，这样提高加速效果，也就是只需要全流程图中的①、⑥、⑦、?即可。

03 302调度方案

1、302调度场景

场景一：假设你从成都出差到北京，电脑使用的是成都的DNS，使用传统的DNS调度方式，通常你的请求会被调度到了成都周边的节点，但显然从北京访问成都的效果并不会特别的好，所以为了消除local dns调度带来的偏差，会做一次重分配，通过你的接入ip判断你是在北京访问。CDN调度系统会通过客户接入IP地址，精准分配你一个北京地区的CDN节点，将该节点的IP地址通过HTTP302返回，将客户的访问重定向到该节点。

场景二：假设北京附近一共有8个节点被划为一组节点，但是面对动不动就是几个G的视频文件，为了节约资源，减少冗余，通常只有少数节点会缓存该视频，而DNS通常会返回几个可用的节点ip，但是当访问的节点不存在该视频的时候，会产生一个302调转，到一个存在该视频的节点，这个是从提高设备利用率的角度去解释302调度的合理性。

场景三：当请求一个比较小的文件的时候，一个302调度的延时甚至可能大于直接从一个较远的节点获取文件的延时。所以通常大文件会做302调度，具体判断标准一般来说视频压缩包，默认就会被认为是大文件，即使他很小，因为是基于后缀判断的。

介绍完应用场景，接下来我们从技术层面来深入了解302调度。

2、302调度的实现原理

在了解302调度方案前，我们先要了解什么是HTTP302状态码。

官方解释，302 redirect: 302 代表暂时性转移(Temporarily Moved )。

详细来说，302状态码表示重定向，当浏览器接收到服务器返回的这个状态码后，会自动跳转到一个新的URL地址，这个地址可以从响应的Location头部中获取，302表示旧地址资源还在（仍然可以访问），这个重定向只是临时地从旧地址跳转到新的URL地址。

举例：在302跳转模式下（一般通过控制台来设置），浏览器访问 为例，会收到一个状态码为302的响应：

HTTP/1.1 302 Moved Temporarily
Server: stgw/1.3.6.2_1.13.5
Date: Sun, 16 Dec 2018 19:38:58 GMT
Content-Type: text/html
Content-Length: 168
Connection: keep-alive
Location: http://61.142.166.245/xxx.dnsv1.com/a.php

意思是告诉浏览器，你需要继续访问Location中的URL去请求实际的文件内容。所以浏览器又发起了第2次请求：

这个URL中的IP地址，就是CDN调度系统为我们分配的CDN节点，这个IP是怎么拿到的？

我们来看下面这张图：

1）用户DNS解析域名时候，获得IP地址并不是CDN接入节点，而是CDN服务厂家调度中心的IP地址；

2）用户向调度中心发送请求时，会带有准确的用户端ip地址，另外由于调度中心是CDN厂商自己服务，会通过各种技术手段去优化调度策略（全局负载均衡，文件热度以及带宽冗余等），返回给用户当前最合适节点IP地址。

3）用户获得302响应，重新向CDN接入节点发起请求，获取响应。

3、302调度的不足

虽然302调度有自己优势，但是也存在不足：

1.响应时间

至少会增加一次302跳转耗时；

2.业务风险

如果调度主备集群出现异常，对全部客户业务是毁灭性的；

3.机器成本

调度集群成本，以及各种收集监控数据，来综合判断当前调度策略；

4.兼容性

部分终端不支持302跳转。

04 调度方案总结

DNS调度：将请求的域名转换为IP地址，实现了跨运营商和跨省市的调度。

302调度：基于精准IP和内容的精准调度方案，可获取最终用户的真实IP。

一般而言，基于不同调度场景的需要，DNS调度和302调度在CDN中都是结合使用的。两者的结合，能够降低网间流量、节省互通费用，有效地提升用户上网体验。

（编辑：天瑞地安资讯网）

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