一個通用型的CDN，如果要服務廣域范圍內的用戶，那必然要在一個廣大的區域內部署服務節點。那么，一個很重要的問題就來了，就是如何將用戶的訪問導向到最優節點上。

最優的含義有兩層，一是訪問速度最快，二是地理上最接近。從廣域網絡的特性上來說，一般情況下是同城同運營商的兩端之間通信效果最好。

而普通用戶上網，大致的過程就是終端通過http協議訪問一個URL地址，然后由本地DNS解析得到服務器的IP地址。終端再向獲得的IP地址發起TCP連接，收取數據。

無CDN時的上網過程

上圖所示是一般的訪問互聯網的過程。而在CDN系統里，終端要想與同城同運營商的節點服務器連接上，這就是全局調度要解決的核心問題。

在圖中就是“返回服務器IP地址”這一步，最理想情況下，本地DNS返回的就是最優節點地址。接下來就說明從技術上如何實現這一步。

全局調度

基于智能DNS的調度

用戶有可能在全國任何一個地點上網，不過總是要通過DNS系統解析域名而獲得服務器的IP地址。如果能夠從DNS處就取得最優節點，這勢必能大大減少調度階段所耗費的時間。

于是需要解決的第一個問題，就是如何判定終端所在的地域與運營商環境。可是在早期的DNS協議中，并不支持這一功能，DNS僅是在執行遞歸查詢之后，將配置好的IP返回。

智能DNS技術為解決這個問題提供了實現方法。智能DNS的智能之處，就是它可以獲得用戶的IP，并對其進行分析，得到用戶所在的地域和使用的運營商線路。

具備了智能DNS功能的處理過程如下圖所示。

智能DNS全局調度

智能DNS技術選型

對于智能DNS的搭建，可以使用開源工具BIND(Berkeley Internet Name Domain)，結合EDNS協議，再加上一個存儲了IP地址地理信息的數據庫，就可以實現智能DNS技術。

EDNS是google提交的擴展DNS協議，它相較于普通DNS，可以獲取終端真實IP地址。這樣就可以在存儲了IP地址地理信息的數據庫中通過查詢，得到終端所在的地域與所屬運營商信息，從而將其導向最優節點。

IP地址地理信息庫則可以使用GeoIP，從dev.maxmind.com站點可以下載源庫。不過，IP地理信息是時常會變化的，地址庫需要定期更新。如果在技術上要求精確，則應該考慮購買商業產品。

數據庫可使用關系型的MySQL，或者緩存型的redis。無論需要支持哪種數據庫，都必須在BIND的源碼中打上相應的補丁，經過編譯后才能使用。

技術棧：BIND(支持EDNS協議) + mysql或redis（GeoIP地理信息庫）。

基于http的重定向調度

智能DNS技術的優點突出，不過也存在一些缺陷。例如URL被本地DNS解析之后，則會將IP地址緩存起來，這樣其他終端就無法得到最優節點。

因此，在應用層根據訪問協議，以重定向的方式將終端導向最優節點，就是一個很好的解決辦法。目前應用最廣泛的，則是基于http協議的302返回碼進行跳轉。

http是一套基于文本，且簡單、清晰、易理解的應用層通信協議。它采用TCP協議進行傳輸，也是目前互聯網上最通用的應用協議。

相較于DNS的調度方式，http的調度可以擴展多個維度。因為DNS調度中只有終端IP這一個可參考依據，只能按地域和運營商來配置最優節點。

而http調度可以將內容、終端型號、用戶身份等作為參考依據，實現更加合理的調度。例如，已經緩存了內容的最優節點會被優先導向；如果是付費VIP用戶，則可以給其擁有最好線路的機房節點。

對于http全局調度服務，業界一般將其稱為GSLB（Global Server Load Balancing），即全局負載均衡。從技術實現上來說，GSLB一般是以WEB接口作為前端，然后各個廠家會實現自己的全局調度業務邏輯。

http重定向的全局調度

目前業界使用較多的是Nginx+lua的方式實現服務調度。

本地調度

全局調度完成的工作，是將終端導向到最優的節點。而一個邏輯上的節點，在物理上可能是一個機房，內有數臺至數十臺的服務器。

在這些服務器上則部署著本地負載均衡服務、反向代理服務，以及內容緩存服務。而本地調度要做的工作就是在節點內部，基于負載均衡策略，為終端與緩存服務之間構建起一條數據傳輸通道。

本地調度技術選型

從實施上來說，可以選擇硬件負載均衡設備F5。也可以采用OSPF+LVS+Keepalived的技術方案。

LVS是由章文嵩博士在1998年創立的開源軟件項目。LVS是linux Virtual Server的縮寫，它的目的是將若干臺Linux服務器通過網絡組建成高性能、高可用、可伸縮的集群。

LVS工作在網絡棧的第四層，即傳輸層。它支持多種本地負載均衡策略，有VS/NAT，VS/TUN，VS/DR三種工作模式。目前業界較多采用VS/DR模式。

VS/DR是直接路由方式，實現方式是LVS收到用戶請求后，按負載均衡策略從集群中挑選了一臺服務器，然后修改請求數據包中的目標mac地址，將其轉發給目標服務器進行處理。DR模式要求集群內的服務器都在同一個網段內。

基于LVS實現負載均衡的典型架構，一般是兩臺安裝LVS的服務器作為雙主雙活，配置一個虛擬地址VIP。然后安裝支持OSPF協議的開源路由工具：Quagga。

Quagga的作用是將LVS主機虛擬成一臺路由器，這樣通過OSPF協議將物理路由器與兩臺LVS服務器，構建出等價多路徑。以此實現LVS的雙主輪詢工作方式。

在對節點內服務器探測方面，采用Keepalived開源工具。它最初就是為了LVS而設計的，可對集群內的服務器進行檢測，并實現自動化的維護工作。

LVS負載均衡實現本地調度

技術棧：LVS + Quagga + Keepalived。

結語

CDN系統的調度工作分為兩個部分，一是全局調度，二是本地調度。

全局調度的目標是以最快的速度，將終端導向最優節點。最優的依據則是地理上接近、相同的運營商，節點本身緩存有請求的內容，以及節點狀況良好。

基于智能DNS技術的優點是可以解決地域與運營商的匹配，而且減少了終端與節點間建立連接的時間。但缺點是無法根據內容與用戶特點進行導向，難以擴展判斷維度。

基于http重定向的方式，則可以擁有多維度的判斷依據，而且也便于擴展。其缺點則是響應速度受限于中心服務的處理能力。

在實踐中可以采用兩者相結合的方式。例如DNS調度之后的節點如果不能滿足要求，則可以通過http的調度再匹配最優節點。

本地調度的目標，是在機房內實現數據傳輸的負載均衡。使用的技術可以是硬件F5，工作在四層的LVS，或者是Nginx。

采購硬件的方式是成本高，實施快捷。使用LVS技術能夠獲得較快的傳輸效率，但配置和管理會復雜一些。而使用Nginx則配置簡單，但傳輸效率會差一些，在吞吐量大的時候，其所在服務器可能會成為傳輸瓶頸。