内容分发网络原理与实践（CD网络结构）
本书分三部分系统地分析了CDN基本原理与关键技术、如何选择合适的CDN提升业务质量、利用开源软件设计自有CDN等相关技术原理。首先介绍CDN关键技术原理，然后介绍CDN不同的运营与建设模式，最后介绍了利用开源软件搭建CDN的方案。通过本书读者可以较为深入的了解CDN关键技术、CDN市场与业务、CDN的初步设计与开发。
作者简介
唐宏，男，中国电信股份有限公司广州研究院数据通信研究所所长、高级工程师，中国电子学会云计算专家委员会委员，中国电信股份有限公司科技委员会数据组副组长，中国SDN产业联盟需求场景与网络架构组组长。主要从事IP承载网、下一代互联网、网络新技术方面的研发与管理工作。
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目录
作者序2
目录2
第一部分CDN基本原理与关键技术11
1影响互联网应用质量的关键11
1.1互联网应用发展11
1.2互联网应用质量12
1.2.1质量是互联网应用的生命12
（1）用户对互联网应用质量的期望12
（2）互联网应用质量指标--QoE13
1.2.2网络性能是影响质量的关键14
（1）网络性能对互联网应用质量的影响14
（2）网络传送性能指标--QoS17
1.3提高互联网应用质量的方法18
1.3.1集中式部署带来的问题18
1.3.2利用网站镜像加速18
1.3.3利用CDN进行加速19
（1）互联网2:8法则19
（2）CDN的加速作用21
2CDN基本原理24
2.1CDN的基本概念24
2.1.1CDN的定义24
2.1.2CDN可承载的内容24
2.2CDN的工作过程25
2.2.1CDN的基本工作过程25
2.2.2CDN内容接入27
（1）内容存储接入28
（2）内容预注入28
（3）实时回源28
2.2.3CDN用户请求调度29
（1）全局调度29
（2）本地调度29
2.2.4CDN内容分发30
（1）Push方式30
（2）Pull方式31
（3）混合分发方式31
2.2.5CDN内容服务32
（1）静态内容服务32
（2）动态内容服务33
3典型的CDN架构与组网34
3.1CDN功能平面34
3.2CDN内部网元35
（1）内容中心节点35
（2）区域节点36
（3）边缘服务节点36
（4）全局内容路由36
（5）运维管理37
（6）运营管理及适配37
（7）接口37
3.3CDN部署架构39
3.4CDN间组网40
4CDN关键技术43
4.1统一内容ID44
4.1.1统一资源定位符44
4.1.2CDN内容统一ID45
4.2本地负载均衡（SLB）45
4.2.1负载均衡技术45
4.2.2负载均衡的技术分类46
（1）基于DNS的负载均衡46
（2）基于客户端的负载均衡46
（3）基于OSI模型的负载均衡47
4.2.3负载均衡的算法48
4.3用户请求路由调度（RR）/全局负载均衡（GSLB）50
4.3.1基于DNS的用户调度50
（1）智能DNS技术50
（2）基于DNS重定向调度53
（3）策略的优劣分析54
4.3.2基于HTTP的重定向54
（1）HTTP重定向基本原理54
（2）基于HTTP重定向调度55
（3）策略的优劣分析55
4.4内容缓存技术56
4.4.1缓存技术56
4.4.2缓存替换算法57
4.5流媒体技术63
4.5.1实时流媒体技术：RTSP63
4.5.2渐进式下载流媒体技术：HTTPStreaming65
4.5.3自适应流媒体技术68
（1）HTTPLiveStreaming（HLS）70
（2）SmoothStreaming70
（3）HTTPDynamicStreaming（HDS）71
（4）DASH73
4.6服务鉴权技术76
4.6.1常见的服务鉴权技术76
4.6.2CDN服务鉴权机制77
5CDN新技术介绍80
5.1前端优化技术80
5.2动态加速技术82
（1）差异化缓存技术82
（2）传输加速技术84
（3）内容生成加速技术85
5.3SDN调度技术86
5.4P2P流媒体技术88
5.5应用协议加速技术88
（1）广域网应用加速89
（2）SSL应用加速89
（3）HTTPS加速89
5.6智能协同技术89
5.7NVMe技术90
第二部分选择合适的CDN提升业务质量92
6CDN产业与市场发展92
6.1CDN产业发展92
6.1.1CDN产业的发展历程92
6.1.2CDN服务提供商类型93
6.1.3CDN市场的发展特点95
6.2CDN发展趋势95
6.2.1CDN业务发展趋势95
（1）视频成为最主要业务96
（2）增值业务快速增长96
（3）差异化订制需求增长97
6.2.2CDN市场发展趋势98
（1）行业竞争加大，资费逐年降低98
（2）客户逐步自建，自建和租用结合98
（3）运营商纷纷切入CDN市场99
6.2.3CDN网络发展趋势100
（1）CDN融合承载100
（2）CDN与云结合101
（3）CDN网络协同104
6.3CDN服务商面临的挑战104
6.3.1不可忽视的安全因素105
6.3.2大数据流量的利用105
6.3.3推进统一的技术标准105
6.3.4定制化的技术创新要求105
7选择合适的CDN107
7.1租用CDNvs自建CDN107
7.1.1业务需求107
7.1.2CDN与成本分析107
（1）带宽成本107
（2）建设和维护成本107
7.1.3CDN租用与自建结合108
7.2租用CDN的选择109
7.2.1CDN服务类型与功能110
7.2.2CDN容量与分布110
7.2.3CDN运营维护110
7.2.4CDN价格111
7.2.5多CDN租用112
7.3自建CDN的选择要素112
7.3.1开源CDN软件vs商业CDN软件113
7.3.2业务需求变化113
7.3.3开发和维护能力114
8租用CDN实施的考虑与评估115
8.1CDN需求确认115
8.2CDN测试验证118
8.2.1CDN服务切换118
8.2.2CDN服务质量测试119
（1）响应时间120
（2）节点性能121
（3）服务错误率122
（4）应用层性能122
8.3CDN服务监控123
（1）设备监控123
（2）服务监控125
8.4多CDN租用调度125
8.4.1多CDN租用调度系统(TMS)126
8.4.2服务调度流程128
9自建CDN实施的考虑与评估130
9.1自建CDN案例分析130
9.2自建CDN中的开源软件介绍132
9.2.1缓存系统133
9.2.2内容管理系统133
9.2.3内容路由系统134
9.2.4监控系统135
9.3自建CDN部署136
9.4自建CDN技术指标137
9.4.1命中率137
9.4.2吞吐量138
9.4.3并发值139
9.4.4响应时间140
9.4.5MDI141
9.4.6MOS142
9.4.7稳定性和可靠性143
第三部分利用开源软件设计自有CDN144
10开源CDN架构设计144
10.1业务需求分析144
10.2本书开源CDN总体架构145
10.3CDN网络规划147
11流服务缓存节点模块的设计148
11.1流服务缓存节点的特性148
11.2流服务缓存节点开源软件简介148
11.2.1Squid简介148
11.2.2Quagga简介149
11.2.3LVS简介150
11.2.4Keepalived简介150
11.2.5Nginx简介150
11.2.6Lua简介150
11.3模块设计151
11.3.1代理缓存（Squid）151
11.3.2四层负载均衡（OSPF+LVS+Keepalived）152
11.3.3七层负载均衡（Nginx+Lua）153
11.4环境配置153
11.4.1Squid安装与配置153
11.4.2Ospf安装与配置157
11.4.3LVS安装159
11.4.4Keepalived安装与配置160
11.4.5Nginx安装与配置163
11.4.6lua-nginx-module模块安装164
12内容库模块的设计167
12.1内容库的特性167
12.2内容库开源软件简介167
12.2.1FTP简介167
12.2.2Ceph简介167
12.3模块设计169
12.3.1内容注入（FTP）169
12.3.2分布式内容存储（Ceph）169
12.3.3内容分发（Nginx）170
12.4环境配置170
12.4.1FTP服务器搭建170
12.4.2Ceph安装与配置171
12.4.3Nginx安装与配置175
13全局用户请求调度模块的设计176
13.1基于DNS的流量管理服务设计176
13.1.1基于DNS流量管理的开源软件简介176
（1）Bind176
（2）Mysql数据库176
13.1.2模块设计177
13.1.3环境配置177
13.2基于HTTP的应用层调度服务设计180
13.2.1基于HTTP调度的开源软件简介180
13.2.2模块设计180
13.2.3环境配置181
14网络管理模块的设计183
14.1网络管理工作流程183
14.2网络管理开源软件简介184
14.2.1Zabbix简介184
14.2.2InfluxDB简介186
14.2.3Grafana简介188
14.3模块设计188
14.3.1数据采集（Zabbix）188
14.3.2数据存储（InfluxDB）189
14.3.3数据展示（Grafana）189
14.4环境配置189
14.4.1Zabbix安装与配置189
14.4.2InfluxDB安装与配置192
14.4.3Grafana安装与配置195
15基于开源的自建CDN测试验证197
15.2系统测试197
15.2.1测试目的197
15.2.2测试方法198
15.2.3测试拓扑组网200
15.2.4测试内容201
15.2.5测试过程202
15.2现网测试208
15.2.1测试目的208
15.2.2测试方法208
15.2.3测试过程209
参考文献214
作者简介
唐宏，男，中国电信股份有限公司广州研究院数据通信研究所所长、高级工程师，中国电子学会云计算专家委员会委员，中国电信股份有限公司科技委员会数据组副组长，中国SDN产业联盟需求场景与网络架构组组长。主要从事IP承载网、下一代互联网、网络新技术方面的研发与管理工作。
---------------目录
作者序2
目录2
第一部分CDN基本原理与关键技术11
1影响互联网应用质量的关键11
1.1互联网应用发展11
1.2互联网应用质量12
1.2.1质量是互联网应用的生命12
（1）用户对互联网应用质量的期望12
（2）互联网应用质量指标--QoE13
1.2.2网络性能是影响质量的关键14
（1）网络性能对互联网应用质量的影响14
（2）网络传送性能指标--QoS17
1.3提高互联网应用质量的方法18
1.3.1集中式部署带来的问题18
1.3.2利用网站镜像加速18
1.3.3利用CDN进行加速19
（1）互联网2:8法则19
（2）CDN的加速作用21
2CDN基本原理24
2.1CDN的基本概念24
2.1.1CDN的定义24
2.1.2CDN可承载的内容24
2.2CDN的工作过程25
2.2.1CDN的基本工作过程25
2.2.2CDN内容接入27
（1）内容存储接入28
（2）内容预注入28
（3）实时回源28
2.2.3CDN用户请求调度29
（1）全局调度29
（2）本地调度29
2.2.4CDN内容分发30
（1）Push方式30
（2）Pull方式31
（3）混合分发方式31
2.2.5CDN内容服务32
（1）静态内容服务32
（2）动态内容服务33
3典型的CDN架构与组网34
3.1CDN功能平面34
3.2CDN内部网元35
（1）内容中心节点35
（2）区域节点36
（3）边缘服务节点36
（4）全局内容路由36
（5）运维管理37
（6）运营管理及适配37
（7）接口37
3.3CDN部署架构39
3.4CDN间组网40
4CDN关键技术43
4.1统一内容ID44
4.1.1统一资源定位符44
4.1.2CDN内容统一ID45
4.2本地负载均衡（SLB）45
4.2.1负载均衡技术45
4.2.2负载均衡的技术分类46
（1）基于DNS的负载均衡46
（2）基于客户端的负载均衡46
（3）基于OSI模型的负载均衡47
4.2.3负载均衡的算法48
4.3用户请求路由调度（RR）/全局负载均衡（GSLB）50
4.3.1基于DNS的用户调度50
（1）智能DNS技术50
（2）基于DNS重定向调度53
（3）策略的优劣分析54
4.3.2基于HTTP的重定向54
（1）HTTP重定向基本原理54
（2）基于HTTP重定向调度55
（3）策略的优劣分析55
4.4内容缓存技术56
4.4.1缓存技术56
4.4.2缓存替换算法57
4.5流媒体技术63
4.5.1实时流媒体技术：RTSP63
4.5.2渐进式下载流媒体技术：HTTPStreaming65
4.5.3自适应流媒体技术68
（1）HTTPLiveStreaming（HLS）70
（2）SmoothStreaming70
（3）HTTPDynamicStreaming（HDS）71
（4）DASH73
4.6服务鉴权技术76
4.6.1常见的服务鉴权技术76
4.6.2CDN服务鉴权机制77
5CDN新技术介绍80
5.1前端优化技术80
5.2动态加速技术82
（1）差异化缓存技术82
（2）传输加速技术84
（3）内容生成加速技术85
5.3SDN调度技术86
5.4P2P流媒体技术88
5.5应用协议加速技术88
（1）广域网应用加速89
（2）SSL应用加速89
（3）HTTPS加速89
5.6智能协同技术89
5.7NVMe技术90
第二部分选择合适的CDN提升业务质量92
6CDN产业与市场发展92
6.1CDN产业发展92
6.1.1CDN产业的发展历程92
6.1.2CDN服务提供商类型93
6.1.3CDN市场的发展特点95
6.2CDN发展趋势95
6.2.1CDN业务发展趋势95
（1）视频成为最主要业务96
（2）增值业务快速增长96
（3）差异化订制需求增长97
6.2.2CDN市场发展趋势98
（1）行业竞争加大，资费逐年降低98
（2）客户逐步自建，自建和租用结合98
（3）运营商纷纷切入CDN市场99
6.2.3CDN网络发展趋势100
（1）CDN融合承载100
（2）CDN与云结合101
（3）CDN网络协同104
6.3CDN服务商面临的挑战104
6.3.1不可忽视的安全因素105
6.3.2大数据流量的利用105
6.3.3推进统一的技术标准105
6.3.4定制化的技术创新要求105
7选择合适的CDN107
7.1租用CDNvs自建CDN107
7.1.1业务需求107
7.1.2CDN与成本分析107
（1）带宽成本107
（2）建设和维护成本107
7.1.3CDN租用与自建结合108
7.2租用CDN的选择109
7.2.1CDN服务类型与功能110
7.2.2CDN容量与分布110
7.2.3CDN运营维护110
7.2.4CDN价格111
7.2.5多CDN租用112
7.3自建CDN的选择要素112
7.3.1开源CDN软件vs商业CDN软件113
7.3.2业务需求变化113
7.3.3开发和维护能力114
8租用CDN实施的考虑与评估115
8.1CDN需求确认115
8.2CDN测试验证118
8.2.1CDN服务切换118
8.2.2CDN服务质量测试119
（1）响应时间120
（2）节点性能121
（3）服务错误率122
（4）应用层性能122
8.3CDN服务监控123
（1）设备监控123
（2）服务监控125
8.4多CDN租用调度125
8.4.1多CDN租用调度系统(TMS)126
8.4.2服务调度流程128
9自建CDN实施的考虑与评估130
9.1自建CDN案例分析130
9.2自建CDN中的开源软件介绍132
9.2.1缓存系统133
9.2.2内容管理系统133
9.2.3内容路由系统134
9.2.4监控系统135
9.3自建CDN部署136
9.4自建CDN技术指标137
9.4.1命中率137
9.4.2吞吐量138
9.4.3并发值139
9.4.4响应时间140
9.4.5MDI141
9.4.6MOS142
9.4.7稳定性和可靠性143
第三部分利用开源软件设计自有CDN144
10开源CDN架构设计144
10.1业务需求分析144
10.2本书开源CDN总体架构145
10.3CDN网络规划147
11流服务缓存节点模块的设计148
11.1流服务缓存节点的特性148
11.2流服务缓存节点开源软件简介148
11.2.1Squid简介148
11.2.2Quagga简介149
11.2.3LVS简介150
11.2.4Keepalived简介150
11.2.5Nginx简介150
11.2.6Lua简介150
11.3模块设计151
11.3.1代理缓存（Squid）151
11.3.2四层负载均衡（OSPF+LVS+Keepalived）152
11.3.3七层负载均衡（Nginx+Lua）153
11.4环境配置153
11.4.1Squid安装与配置153
11.4.2Ospf安装与配置157
11.4.3LVS安装159
11.4.4Keepalived安装与配置160
11.4.5Nginx安装与配置163
11.4.6lua-nginx-module模块安装164
12内容库模块的设计167
12.1内容库的特性167
12.2内容库开源软件简介167
12.2.1FTP简介167
12.2.2Ceph简介167
12.3模块设计169
12.3.1内容注入（FTP）169
12.3.2分布式内容存储（Ceph）169
12.3.3内容分发（Nginx）170
12.4环境配置170
12.4.1FTP服务器搭建170
12.4.2Ceph安装与配置171
12.4.3Nginx安装与配置175
13全局用户请求调度模块的设计176
13.1基于DNS的流量管理服务设计176
13.1.1基于DNS流量管理的开源软件简介176
（1）Bind176
（2）Mysql数据库176
13.1.2模块设计177
13.1.3环境配置177
13.2基于HTTP的应用层调度服务设计180
13.2.1基于HTTP调度的开源软件简介180
13.2.2模块设计180
13.2.3环境配置181
14网络管理模块的设计183
14.1网络管理工作流程183
14.2网络管理开源软件简介184
14.2.1Zabbix简介184
14.2.2InfluxDB简介186
14.2.3Grafana简介188
14.3模块设计188
14.3.1数据采集（Zabbix）188
14.3.2数据存储（InfluxDB）189
14.3.3数据展示（Grafana）189
14.4环境配置189
14.4.1Zabbix安装与配置189
14.4.2InfluxDB安装与配置192
14.4.3Grafana安装与配置195
15基于开源的自建CDN测试验证197
15.2系统测试197
15.2.1测试目的197
15.2.2测试方法198
15.2.3测试拓扑组网200
15.2.4测试内容201
15.2.5测试过程202
15.2现网测试208
15.2.1测试目的208
15.2.2测试方法208
15.2.3测试过程209
参考文献214
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