一 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用質(zhì)量概述

1.1 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用質(zhì)量

互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用質(zhì)量指標(biāo)——QoE，其主要指標(biāo)：

服務(wù)成功率：指用戶(hù)所請(qǐng)求的服務(wù)成功完成的幾率。

服務(wù)建立時(shí)間：指從服務(wù)請(qǐng)求到服務(wù)呈現(xiàn)所花費(fèi)的時(shí)間，并且會(huì)因?yàn)橛脩?hù)請(qǐng)求服務(wù)內(nèi)容的不同而表現(xiàn)出微妙到秒級(jí)的區(qū)別。

時(shí)延：指用戶(hù)從發(fā)出請(qǐng)求到獲得結(jié)果的時(shí)間。

視聽(tīng)播放卡頓：指播放音頻或視頻時(shí)，由于沒(méi)有接收到足夠的數(shù)據(jù)或較低的幀傳輸速率而引起的播放暫停的現(xiàn)象。

圖像清晰度：指圖片會(huì)視頻畫(huà)面上的細(xì)節(jié)信息和邊界信息的清晰程度以及精確還原實(shí)物色彩的能力。

1.2 網(wǎng)絡(luò)性能——時(shí)延

完整時(shí)延：終端處理指令時(shí)延——>網(wǎng)絡(luò)時(shí)延——>服務(wù)器響應(yīng)時(shí)延——>網(wǎng)絡(luò)時(shí)延——>終端處理響應(yīng)時(shí)延。

網(wǎng)絡(luò)時(shí)延：指數(shù)據(jù)分組穿越一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)段所經(jīng)歷的時(shí)間。其中路由處理、ADU（用戶(hù)數(shù)據(jù)單元）的傳輸、服務(wù)器對(duì)用戶(hù)請(qǐng)求的處理以及距離產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延，構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的主要因素。

發(fā)送時(shí)延：指在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)從發(fā)送端進(jìn)入傳輸介質(zhì)所消耗的時(shí)間。發(fā)送時(shí)延=數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度/發(fā)送速率。

傳播時(shí)延：指電磁波在傳播過(guò)程中消耗的時(shí)間。傳播時(shí)延=傳播距離/傳播速率。

處理時(shí)延：指服務(wù)器或路由器接收到數(shù)據(jù)分組時(shí)，會(huì)檢測(cè)數(shù)據(jù)分組的頭部，決定將該數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)侥囊粋€(gè)鏈路上所需的時(shí)間。

排隊(duì)延時(shí)：指PDU在傳輸鏈路上每一個(gè)排隊(duì)等待所引起的時(shí)間延時(shí)的集合。

1.3 網(wǎng)絡(luò)性能——QoS

網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延、抖動(dòng)、帶寬以及分組丟失統(tǒng)稱(chēng)為服務(wù)性能（QoS）指標(biāo)，可理解為底層分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅苤笜?biāo)。

二 常見(jiàn)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用部署

2.1 集中式部署

集中式部署存在單點(diǎn)問(wèn)題，同時(shí)不利益系統(tǒng)的擴(kuò)容，也會(huì)帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延過(guò)大的問(wèn)題。

2.2 利用網(wǎng)站鏡像加速

網(wǎng)站鏡像是通過(guò)復(fù)制整個(gè)網(wǎng)站或部分網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容并將其重新存儲(chǔ)到其他服務(wù)器，讓用戶(hù)在新服務(wù)器依然能夠訪(fǎng)問(wèn)想獲得的內(nèi)容，并且為主站分擔(dān)了網(wǎng)絡(luò)流量。

網(wǎng)絡(luò)鏡像在需要重復(fù)上傳的內(nèi)容過(guò)多時(shí)會(huì)顯得非常麻煩，通常商業(yè)網(wǎng)站一般并不采用鏡像的方法。

2.3 CDN進(jìn)行加速

CND=智能的鏡像+緩存+流量調(diào)度，CND主要優(yōu)勢(shì)如下：

緩解源站服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)壓力；

優(yōu)化熱點(diǎn)內(nèi)容的分布，合理緩存，減輕骨干網(wǎng)傳輸?shù)牧髁繅毫Γ?/p>

提升用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)質(zhì)量和體驗(yàn)，全面提高網(wǎng)站訪(fǎng)問(wèn)速度；

增強(qiáng)網(wǎng)站服務(wù)的可靠性，解決網(wǎng)站突發(fā)峰值流量問(wèn)題；

解決不同運(yùn)營(yíng)商之間互聯(lián)互通問(wèn)題造成的影響；

提高安全性，有效防止異常流量對(duì)源站的攻擊。

三 CDN基本概念

3.1 CDN的定義

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（Content Delivery Network）是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中增加一層新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)將源站內(nèi)容發(fā)布和傳送到最靠近用戶(hù)的邊緣地區(qū)，使用戶(hù)可以就近訪(fǎng)問(wèn)想要的內(nèi)容，提高用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)的響應(yīng)速度。

內(nèi)容：CDN的內(nèi)容通常是以下兩種：靜態(tài)內(nèi)容以及動(dòng)態(tài)內(nèi)容。

分發(fā)：CDN的分發(fā)是指利用一定的傳送策略，將用戶(hù)請(qǐng)求的內(nèi)容發(fā)布到距離該用戶(hù)最近的節(jié)點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)：CDN由多個(gè)（通常成千上萬(wàn)）分布式服務(wù)器組成，通過(guò)服務(wù)器的通信，把內(nèi)容分發(fā)和傳送給終端用戶(hù)。CDN各節(jié)點(diǎn)之間是通過(guò)電信運(yùn)營(yíng)商的寬帶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，即CDN網(wǎng)絡(luò)是在電信運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)之上的一層網(wǎng)絡(luò)。

3.2 CDN基本原理

依靠放置在各地的緩存服務(wù)器，通過(guò)全局調(diào)度以及內(nèi)容分發(fā)等功能，將用戶(hù)需要的部分內(nèi)容部署到最貼近用戶(hù)的地方，將原本低效、不可靠的IP網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變成高效、可靠的智能網(wǎng)絡(luò)，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)內(nèi)容訪(fǎng)問(wèn)質(zhì)量的更高要求，改善互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題，提高用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)站的響應(yīng)速度。

四 CDN工作過(guò)程

4.1 基本工作過(guò)程

內(nèi)容注入：內(nèi)容注入是CDN能為用戶(hù)提供服務(wù)的第一步，是內(nèi)容從源站注入CDN的過(guò)程，使得用戶(hù)能從CDN系統(tǒng)中獲取源站的內(nèi)容；

用戶(hù)請(qǐng)求調(diào)度：用戶(hù)請(qǐng)求調(diào)度是用戶(hù)向網(wǎng)站發(fā)起請(qǐng)求，最終用戶(hù)被引導(dǎo)到最佳的有內(nèi)容的CDN節(jié)點(diǎn)的過(guò)程。

內(nèi)容分發(fā)：將用戶(hù)所需訪(fǎng)問(wèn)的內(nèi)容分發(fā)到用戶(hù)，或從上級(jí)節(jié)點(diǎn)拉去內(nèi)容后，將內(nèi)容分發(fā)到下級(jí)節(jié)點(diǎn)。

內(nèi)容服務(wù)：將找到的最靠近用戶(hù)的CDN節(jié)點(diǎn)中的內(nèi)容交付給終端用戶(hù)。

4.2 CDN內(nèi)容接入

內(nèi)容存儲(chǔ)接入：指源站在發(fā)布內(nèi)容前，提前將內(nèi)容注入到CDN中。采取此方式接入的內(nèi)容將永久存儲(chǔ)在CDN中，直到通過(guò)內(nèi)容接入操作指令對(duì)該內(nèi)容顯式刪除。

內(nèi)容預(yù)注入：指源站在發(fā)布內(nèi)容前，提前將內(nèi)容注入到CDN中。但采用此方式接入的內(nèi)容并不會(huì)永久存儲(chǔ)在CDN中，而僅僅是進(jìn)行內(nèi)容緩存，CDN會(huì)根據(jù)內(nèi)容訪(fǎng)問(wèn)的熱度情況對(duì)緩存的內(nèi)容進(jìn)行智能刪除。

實(shí)時(shí)回源：指源站在內(nèi)容發(fā)布之前不向CDN注入內(nèi)容，但當(dāng)用戶(hù)內(nèi)容訪(fǎng)問(wèn)請(qǐng)求時(shí)，CDN實(shí)時(shí)地從源站拉取內(nèi)容。

4.3 CDN用戶(hù)請(qǐng)求調(diào)度

全局調(diào)度：根據(jù)用戶(hù)所在地理位置不同，在各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行分析決策，將用戶(hù)請(qǐng)求轉(zhuǎn)移到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最靠近用戶(hù)的節(jié)點(diǎn)。

本地調(diào)度：通常被限制在一頂?shù)貐^(qū)范圍內(nèi)，并且更加關(guān)注CDN服務(wù)器設(shè)備具體的健康情況與負(fù)載情況，根據(jù)實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間，將任務(wù)分配給最適合的服務(wù)器設(shè)備進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)粒度的調(diào)度決策。

4.4 CDN內(nèi)容分發(fā)

Push方式：一種主動(dòng)分發(fā)的方式，由CDN內(nèi)容管理系統(tǒng)發(fā)起，將內(nèi)容從源站或者中心內(nèi)容庫(kù)主動(dòng)分發(fā)到各邊緣的CDN節(jié)點(diǎn)，分發(fā)協(xié)議通常有HTTP、FTP等。

提示：通過(guò)Push分發(fā)的內(nèi)容一般是比較熱點(diǎn)的內(nèi)容，通過(guò)Push方式預(yù)先主動(dòng)分發(fā)到邊緣CDN節(jié)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的內(nèi)容提供，屬于一種智能的主動(dòng)分發(fā)策略。

Pull方式：一種被動(dòng)分發(fā)的方式，由用戶(hù)請(qǐng)求驅(qū)動(dòng)，當(dāng)用戶(hù)請(qǐng)求的內(nèi)容在本地的邊緣CDN節(jié)點(diǎn)上不存在（未命中）時(shí)，該CDN節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)Pull方式從內(nèi)容源或其他CDN節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)拉取內(nèi)容，在Pull方式下，內(nèi)容是按需分發(fā)的。

提示：通過(guò)Pull分發(fā)的內(nèi)容一般訪(fǎng)問(wèn)比較集中，例如熱點(diǎn)的流媒體內(nèi)容，Pull方式比較適合內(nèi)容訪(fǎng)問(wèn)分散的情況。

混合分發(fā)方式：Push和Pull兩種方法結(jié)合的一種機(jī)制。一般利用Push方法進(jìn)行內(nèi)容預(yù)推，Pull方式拉取。

4.5 CDN內(nèi)容服務(wù)

CDN內(nèi)容服務(wù)根據(jù)用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)的內(nèi)分為靜態(tài)內(nèi)容服務(wù)、動(dòng)態(tài)內(nèi)容服務(wù)。

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