一、背景概述

分发网络（CDN）是现代互联网架构中的关键组成部分，通过将内容缓存到靠近用户的多个节点，提高了内容传递的速度和可靠性，本次实训旨在让我们深入理解和掌握CDN的工作原理、配置方法及其在现实中的应用，通过实际操作，我们学习了如何搭建基本的CDN系统，模拟不同用户访问情况，分析CDN对网站性能的影响，这为我们未来从事相关工作打下了坚实的基础。

二、理论知识回顾

CDN的基本概念和原理

CDN分发网络）是一种通过在多个地理位置分布的服务器网络上缓存内容，使用户能够就近获取所需数据的网络架构，其目的是减少数据传输的延迟，提高web性能和用户体验，CDN的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：

1.1 内容缓存

CDN将源站的内容缓存到离用户最近的节点上，当用户请求某资源时，CDN从缓存中提供该资源，而不需要每次都从源站获取，这些缓存内容包括静态资源如图片、视频、CSS和JavaScript文件等。

1.2 负载均衡

CDN使用负载均衡技术，将用户请求分配到不同节点上，避免单个节点过载，同时确保资源高效利用，负载均衡可以根据当前节点的流量、响应时间等多种因素进行智能分配。

1.3 内容分发

CDN通过智能调度算法选择最优的节点来服务用户请求，调度算法会考虑网络拓扑、用户地理位置、当前负载等因素，以确保最低的延迟和最快的响应速度。

1.4 内容更新

更新时，CDN需要同步这些变化到各个缓存节点，通常采用主动刷新、被动刷新和定时刷新等机制，保证用户获取到最新的内容。

传统访问流程与CDN访问流程的区别

2.1 传统访问流程

2.1.1 DNS解析

用户在浏览器中输入域名，浏览器首先检查本地缓存是否已有该域名的IP地址，如果没有，向本地DNS服务器请求解析。

2.1.2 源服务器请求

本地DNS服务器递归查询，最终获得源服务器IP地址并将其返回给用户，用户浏览器向源服务器发起HTTP请求。

2.1.3 内容返回

源服务器处理请求并将内容返回给用户，完成一次简单的访问流程。

2.2 CDN访问流程

2.2.1 DNS解析

用户输入域名后，DNS解析请求被本地DNS服务器转发到CDN专用DNS服务器，专用DNS服务器根据用户位置和其他因素选择一个最优的CDN节点，并返回该节点的IP地址。

2.2.2 CDN节点请求

用户浏览器向选定的CDN节点发起HTTP请求，如果节点有缓存的内容，直接返回给用户；如果没有，CDN节点向源服务器请求内容，同时将其缓存以备后续请求。

2.2.3 内容返回

无论是直接从缓存还是从源服务器获取，内容都会通过CDN节点返回给用户，确保快速响应和降低源服务器负载。

绕过CDN查找真实IP的方法

绕过CDN查找真实IP的方法包括以下几种：

3.1 子域名枚举

很多网站的子域名可能未接入CDN，可以通过查询这些子域名获取源站真实IP地址，使用命令nslookup subdomain.example.com进行查询。

3.2 历史DNS记录

通过查看域名的历史DNS记录，可能会找到未接入CDN之前的IP地址，工具如SecurityTrails和DNSdumpster可以帮助实现这一目的。

3.3 Nmap扫描

使用Nmap等网络扫描工具，对整个IP范围进行扫描，找出正在运行Web服务器的IP地址，结合其他信息进一步确认是否为目标源站。

CDN的关键技术

4.1 路由转发技术

CDN利用先进的路由转发技术，将用户请求引导至最近的缓存节点，这包括全局服务器负载均衡（GSLB）、局部服务器负载均衡（LSLB）以及智能调度算法，GSLB负责将用户导向最佳区域，而LSLB则在区域内进行细粒度的负载均衡。

4.2 内容分发技术

CDN采用主动推送和被动拉取两种方式进行内容分发，主动推送是由源站将更新内容主动发送至各节点，而被动拉取则是节点在接收到用户请求且无缓存时从源站获取内容。

4.3 内容存储技术

高效的存储系统是CDN的基础，CDN节点使用分布式存储架构，结合内存缓存和持久化存储，确保内容的高可用性和快速访问，存储介质包括固态硬盘（SSD）和随机存取存储器（RAM）。

4.4 内容管理技术

CDN提供一整套内容管理解决方案，包括资源管理系统、客户管理系统、安全管理系统和配置管理系统，这些系统确保内容的高效管理、安全性和灵活配置，满足不同用户的需求。

三、实训过程

实验准备阶段

我们在一台虚拟机上安装了CentOS 6.5操作系统，配置了最小安装，设置了512M内存和20G硬盘空间，主机名更改为server1，并在/etc/hosts文件中添加了6个DNS条目，从server1到server6，我们配置了网络为静态IP，设置IP地址和子网掩码，并验证了网络连接的正常性。

2. Varnish缓存服务器的安装与配置

2.1 安装Varnish软件包

在server1上，我们执行以下命令安装Varnish软件包：

yum install -y varnish-3.0.5-1.el6.x86_64 varnish-libs-3.0.5-1.el6.x86_64

2.2 修改配置文件

编辑/etc/sysconfig/varnish文件，调整参数以适应我们的内存设置：

VARNISH_LISTEN_PORT=80
VARNISH_MAX_OPEN_FILES=131072
VARNISH_MEMLOCK_SIZE=82000
VARNISH_NPROC_LIMIT=unlimited

2.3 启动Varnish服务

启用并启动Varnish服务：

chkconfig --level 345 varnish on
service varnish start

DNS配置与测试

3.1 配置DNS服务器

我们在另一台虚拟机上安装并配置了BIND DNS服务器，添加了一个名为westos.local的区域，并将相关DNS记录导入其中，我们在server1上的/etc/varnish/default.vcl文件中配置了以下内容，以启用缓存功能：

sub vcl_deliver {
    if (obj.hits > 0) {
        set resp.http.X-Cache = "HIT from westos cache";
    } else {
        set resp.http.X-Cache = "MISS from westos cache";
    }
}

3.2 测试缓存功能

使用curl命令进行测试：

curl -I http://172.25.254.101

初次访问返回“MISS from westos cache”，再次访问返回“HIT from westos cache”，表明缓存功能正常工作。

HTTP服务配置与访问测试

4.1 安装HTTP服务

在server2上安装Apache HTTP服务器：

yum install -y httpd

创建一个简单的index.html文件并放置在/var/www/html目录下，启动HTTP服务：

service httpd start

4.2 配置代理服务器

在server1上配置Varnish作为代理服务器，编辑/etc/varnish/default.vcl文件，添加以下内容：

vcl 4.0;
import std;
backend default {
    .host = "172.25.254.102";
    .port = "80";
}
sub vcl_recv {
    set req.backend_hint = default;
}

重启Varnish服务：

service varnish restart

在浏览器中访问http://172.25.254.101，成功看到server2上的index.html内容，证明代理配置正确。

四、实训结果分析

CDN缓存效果验证

1.1 缓存命中测试

通过实训步骤中的测试，我们验证了