騰訊視頻：如何更好地利用CDN支持業務？
2017-09-14 08:02:09 來源：騰訊網絡工程 熱度:
隨著互聯網規模的爆炸式增長，CDN成長為重要的基礎設施。如何更好的利用好CDN在全國豐富的資源點為用戶提供更好的服務？ 這篇文章介紹了CDN在動態內容和全站加速的應用。
提起CDN，大家一定立即想到圖片，下載，視頻等靜態內容的分發和就近接入等加速應用。今天的互聯網應用場景下，通過CDN承載的內容越來越多，CDN已經成為了一項不可或缺的網絡基礎設施了；騰訊CDN上運營的帶寬總量已經超過30Tbps，儲備的帶寬超過60Tbps，占到業務產生的總體帶寬量的八成以上。根據我們在騰訊云和內部業務的運營數據，全國范圍內使用CDN可以把用戶到機房的“平均光纜長度”降低到200KM以內；試想，如果沒有CDN，全國的用戶都到同一個機房來訪問，數據平均要經過1000KM+才能夠抵達用戶手中，除了用戶的訪問速度會變慢以外，對于運營商的網絡負載會增加數倍，以現在的網絡基礎設施是一定承擔不了的。
為了承擔海量的數據分發需求，我們建設了超過600個超過百Gb的邊緣節點，分布在全國各個地區和運營商，保證用戶可以同省訪問到CDN的資源。相比集中式的IDC服務，CDN的資源能夠為用戶提供非常大的網絡質量優勢。那么站點和應用服務來說，如何更有效的利用這些資源？除了傳統的靜態類內容分發以外，CDN還能做點些什么？這篇文章從騰訊視頻服務的實踐經驗來說明一下CDN如何更好的支持到業務。
騰訊視頻是一個綜合型的服務，用戶可以通過多種方式來訪問，除了視頻播放以外還有檢索等多個功能。首先來看看傳統的服務架構：
這個是一個典型的動靜分離的服務架構，其中影片檢索，用戶登錄等動態功能不能夠緩存，需要集中的來處理；而網站的影片頁面，播放頁面和封面圖片等可以通過CDN來提供就近的服務。實際上早先的大部分騰訊的服務都是通過類似的方案來提供的。如果需要增加新的獨立功能，我們通常會申請一個新的域名，獨立部署來進行服務，各個功能點的開發，部署，運營等工作都可以獨立來進行，互不干擾。但是也有一個額外的問題，功能點多起來以后，網站的域名數增多，每個功能點都需要做運營商分布，網絡優化，負載均衡和災備等；用戶訪問每個功能都需要連接一個單獨的域名，分別解析和建立連接。到了SSL／HTTP2的時代，這個問題變得更加嚴重，每個域名都需要分別部署ssl服務，需要投入重復的運營工作，用戶的訪問代價也更大。
首先的問題是，動態的這一部分工作可否移到CDN來做呢？答案是肯定的。通過CDN來接入動態的內容，可以提供更快，更安全的服務質量，同時提供更方便，更快捷的運營能力。
鏈路優化
用戶通過CDN邊緣節點就近接入，獲得了第一跳的最佳訪問質量；而后CDN服務器通過全國的節點和跨運營商專線資源組成一個數據傳輸網絡，在這個網內，我們可以通過智能路由算法基于實時的網絡情況找到一個接入點和源站之間的最佳中轉方案；CDN的網絡可以保證用戶，尤其是接入狀況不太好的用戶獲取到最佳的接入方法，例如小運營商用戶和移動客戶端的用戶。而這部分用戶才是對質量抱怨最多的用戶。
由于CDN解決了用戶接入和路由的問題，源站服務器可以部署在單個運營商，甚至可以僅部署在騰訊云的網內，僅需要關心容量，不需要刻意考慮接入點分布的問題；節省運營精力的同時獲取到更好的接入質量。
負載均衡和故障屏蔽
源站采用集群服務的情況下，由于請求全部通過CDN來進行接入，因此可以很方便的對源站進行負載均衡控制。我們在CDN上可以通過簡單配置來實現豐富的負載均衡策略，例如輪詢，服務器權重，基于用戶ID或者地址的會話保持，等等；并且還可以進行方便的進行定制。同時單個服務器發生故障時，CDN還可以支持自動向可用服務器進行重試，從而實現故障屏蔽的同時保持用戶無感知。
監控和問題定位
用戶接入到CDN以后，請求都是在受控的服務器上中轉，通過CDN實時監控和日志分析，我們可以立即掌握到服務的負載，請求書，以及源站的訪問延遲等信息。同時當用戶訪問失敗的情況下，可以通過訪問鏈定位到問題節點。我們也可以通過自定義HTTP規則把部分用戶定位到單獨的服務器進行訪問，對于新版本的灰度發布和現網問題排查都很方便。
網絡安全
當前互聯網上，對于業務站點的安全攻擊層出不窮。入侵問題，拒絕服務攻擊等對源站的穩定服務造成了巨大的威脅。通過使用CDN服務，可以把源站隱藏起來，因此針對業務的攻擊會直接導向CDN的網絡上。對于DDoS攻擊，最簡單的手段最有效：比拼容量。 DDoS攻擊的定義是，攻擊者通過發送大量的請求超過業務的服務能力，從而使得正常用戶無法訪問；然而CDN具備海量的服務能力和非常大的節點分布，目前我們遭遇到最大的ddos攻擊大約是500Gbps，而我們單個業務的訪問量最大已經超過了6Tbps，兩者不在一個數量級。通過CDN的海量服務能力，我們可以把惡意請求過濾在門外，把真正的用戶請求放進來。
協議棧加速和數據壓縮
CDN優化中間非常關鍵的一個環節是協議棧單邊加速。過去一段時間我們對于協議棧單邊加速進行了相當多的探索，也取得了相當不錯的進展；不過這里單獨說一下針對動態內容的部分。首先是可以單獨為信令類型的重要數據在協議層面提高傳輸優先級，保證及時送達；另外，CDN服務器之間的傳輸兩端都是受控的，因此我們可以采用雙邊加速，進一步提高傳輸的質量和穩定性。同時服務器之間采取共享字典壓縮，節約傳輸需要的帶寬。
現在，站點上的靜態內容，動態內容都通過CDN來服務；能不能夠結合起來一起看呢？這個就是要提到的全站加速的概念了。仍然以騰訊視頻站點作為例子，我們一起來看一下新的主要架構：
在這個架構下，動態的內容和靜態的內容域名都采用v.qq.com單個域名來提供服務，CDN對于靜態的內容進行緩存，同時對動態內容進行加速。用戶只需要訪問單一域名，建立一條連接，就可以得到完整的功能，節省了多次解析和建立連接帶來的額外開銷。尤其是引入了http2協議的情況下，多個請求可以并發的處理，相比單純的鏈路加速，這里還能夠進一步提高用戶的性能。
責任編輯：王剛
