CDN之GSLB详解

CDN的关键技术主要有内容路由技术、内容分发技术、内容存储技术、内容管理技术等，而本文介绍的GSLB是属于CDN中的内容路由技术的关键技术。

一、内容路由技术简介：

CDN负载均衡系统实现CDN的内容路由功能，它的作用是将用户的请求导向整个CDN网络中的最佳节点。最佳节点的选定可以根据多种策略，例如距离最近、节点负载最轻等。

负载均衡系统是整个CDN的核心，负载均衡的准确性和效率直接决定了整个CDN的效率和性能。通常负载均衡可以分为两个层次：全局负载均衡（GSLB）和本地负载均衡（SLB）。负载均衡可以通过多种方法实现，主要的方法包括DNS、应用层重定向、传输层重定向等等。

1.全局负载均衡（GSLB）主要的目的是在整个网络范围内将用户的请求定向到最近的节点（或者区域），因此，就近性判断是全局负载均衡的主要功能。

对于全局负载均衡而言，为了执行就近性判断，通常可以采用两种方式，一种是静态的配置，例如根据静态的IP地址配置表进行IP地址到CDN节点的映射。另一种方式是动态的检测，例如实时地让CDN节点探测到目标IP的距离（可以采用RRT，Hops作为度量单位），然后比较探测结果进行负载均衡。当然，静态和动态的方式也可以综合起来使用。

2. 本地负载均衡一般局限于一定的区域范围内，其目标是在特定的区域范围内寻找一台最适合的节点提供服务，因此，CDN节点的健康性、负载情况、支持的媒体格式等运行状态是本地负载均衡进行决策的主要依据。

对于本地负载均衡而言，为了执行有效的决策，需要实时地获取Cache设备的运行状态。获取的方法一般有两种，一种是主动探测，一种是协议交互。

1）主动探测针对SLB设备和Cache设备没有协议交互接口的情况，通过ping等命令主动发起探测，根据返回结果分析状态。

2）另一种是协议交互，即SLB和Cache根据事先定义好的协议实时交换运行状态信息，以便进行负载均衡。

比较而言，协议交互比探测方式要准确可靠，但是目前尚没有标准的协议，各厂家的实现一般仅是私有协议，互通比较困难。

二、GSLB的常用技术

GSLB常用技术主要是下面三种：

1) DNS调度:基于请求端local dns的出口IP归属地及运营商属性的DNS调度；
2) 302调度:基于客户端IP归属地及运营商属性的302跳转调度；
3) 路由调度:基于Anycast技术（BGP路由）的机房流量调度；

1.DNS调度

执行步骤如下所示：
① 提交域名
② 客户端解析域名
③ NS解析到GSLB- 
// 3的GSLB服务器（例如阿里云、腾讯云等）一般是厂商的调度服务器，
// 对于加速域名来说，域名的关联关系为：
// a.com-->加速域名的cname: a.XXX.com--->
// 厂商提供服务的线路a.XXXX.ali.com(这个往往是GSLB的服务器)
④ GSLB解析并返回IP
// 4通过最终客户的域名经CDN的调度域名解析出CDN节点的IP，将对应的IP地址返回给GSLB服务器
// 这里的域名解析往往是通过，当前访问加速域名的用户所在的“地区+供应商”，例如 “上海电信”
// 到dns服务器上去查询，对应的CDN所在地区和厂商的最近IP所属的那些服务器IP。
⑤ 客户端请求IP
⑥ 返回结束

例子如下所示： 

$ dig  p200107.ping.dnsv1.com
。。。。。。
p200107.ping.dnsv1.com.  588  IN  CNAME  k97hqyk4.tweb.sched.ovscdns.com.
k97hqyk4.tweb.sched.ovscdns.com. 168 IN  A  203.205.137.254
k97hqyk4.tweb.sched.ovscdns.com. 168 IN  A  203.205.137.123
k97hqyk4.tweb.sched.ovscdns.com. 168 IN  A  119.28.164.234
k97hqyk4.tweb.sched.ovscdns.com. 168 IN  A  119.28.165.56
k97hqyk4.tweb.sched.ovscdns.com. 168 IN  A  203.205.136.55
k97hqyk4.tweb.sched.ovscdns.com. 168 IN  A  119.28.165.55
k97hqyk4.tweb.sched.ovscdns.com. 168 IN  A  203.205.136.62
。。。。。

这种方式的优缺点：

优点：
1.简单易用、用户无感知
2.客户端兼容性好
缺点：
1.调度策略非实时生效
原因：DNS是树型分布式系统，所有节点上都会按域名的TTL来做缓存，
这就导致CDN的调度策略其实并不是实时生效的。
2. 调度不够精确
原因：大量的local DNS不支持edns协议，拿不到客户的真实IP，
CDN绝大多数时候只能通过local DNS ip来做决策，
而local DNS ip有时候不太靠谱。
(一种是厂商配置的localDNS 并不是本地的IP地址，例如上海的IP配置了北京的DNS，
一种是8.8.8.8这种Public DNS，接入IP是Anycast IP没有归属地一说，
出口IP经常变动，比如中国大陆使用时，出口IP经常是中国台湾的google机房。)

2.  http redirection 302跳转

执行步骤如下所示：
① 提交域名
② 客户端解析域名
③ DNS解析域名为GSLB // 这里的GSLB服务器与上面的一致，都是厂商提供的
④ 客户端提交请求给GSLB服务器
⑤ GSLB解析出目标IP并发起HTTP转发
// 这里返回的CDN服务器IP，往往通过CDN的负载情况、RTT时间，
// 每个CDN服务器的权重、以及用户与服务器之间的位置和供应商来决策，
// 当然这些决策也是由厂商（例如阿里、腾讯）等给出的。
⑥ 客户跳转发请求到目标IP
⑦ 返回结束

例子如下所示：

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/p73.ping.dnsv1.com/a.php
// 备注： 这里的61.142.166.245 是302 跳转之后，厂商返回的CDN 服务IP。

（例子来源于：https://cloud.tencent.com/developer/article/1394677）

这种方式的优缺点：

优点：
1.实时调度、准确性高
原因：由于可以拿到请求的出口IP，每次拿到的最终IP都是实时计算的结果，
所以调度策略是实时生效的，也是当前网络中的最真实情况提供的IP。
缺点：
1.业务兼容性： 要求用户的客户端必须支持302跳转。
2.增加了访问的延迟：使用于对延时敏感业务。
原因：这种模式的调度，每个请求都会多出一次http交互。
比如web静态小资源就不太合适，适用于客户端兼容性好的大文件下载业务。

3.路由调度

Anycast路由技术使得物理分布在全球/全球不同区域的不同服务器具有相同的IP地址，客户端对这个IP的请求会在路由层面引导到最近的物理服务器上。常见于国外的CDN厂商，例如Cloudflare，这不做进一步介绍，可以参考：

https://www.cloudflare.com/zh-cn/learning/cdn/glossary/anycast-network/

参考资料：

http://www.idcquan.com/CDN/720016.html

https://blog.csdn.net/zhaqiwen/article/details/42024045

https://my.oschina.net/u/2822116/blog/736558

https://sking7.github.io/articles/1006724251.html

https://cloud.tencent.com/developer/article/1394677

https://chongit.github.io/2015/04/15/GSLB%E6%A6%82%E8%A6%81%E5%92%8C%E5%AE%9E%E7%8E%B0%E5%8E%9F%E7%90%86/

https://www.cnblogs.com/peon/archive/2007/12/30/1021219.html

LVS：http://www.linuxvirtualserver.org/zh/lvs1.html

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