1. 背景

负载均衡（又称为负载分担），英文名称为Load Balance，其意思就是将负载（工作任务）进行平衡、分摊到多个操作单元上进行执行，例如Web服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等，从而共同完成工作任务。

通常负载均衡可以分为两个层次：全局负载均衡（Global Server Load Balance, GSLB）和服务器负载均衡（Server Load Balance, SLB）。全局负载均衡是指对分别放置在不同的地理位置的服务器群间作负载均衡。服务器负载均衡是指对本地的服务器群做负载均衡。

2. 全局负载均衡

全局负载均衡主要用于在多个区域拥有自己服务器的站点，为了使全球用户只以一个IP地址或域名就能访问到离自己最近的服务器，从而获得最快的访问速度。

2.1. 服务器群选择

对于全局负载均衡而言，其核心就是服务器群的选择。对于某个特定的客户，应该将其定向到哪一个服务群？应该使用什么标准来进行这种选择？一般情况下，主要考虑两个因素：临近程度和负载大小。

临近机制主要考察服务器群与用户之间的物理距离。选择地理位置最接近用户的服务器集群，可以减少服务响应到达用户所经过的中转次数，从而降低中转节点对服务质量的影响。常见的有两种方式，一种是静态配置，例如根据静态的IP地址配置表进行IP地址到服务器群的映射。另一种方式是动态的检测，例如实时地探测到目标IP的距离（可以采用到达目标IP经过的跳数作为度量单位），然后比较探测结果进行选择。

负载机制比较各个服务器群的负载，确定由哪一个服务器群来响应请求。在全局负载均衡中，考察的是服务器群的负载，而不是单个服务器的负载，因此，需要更多地考虑普遍的问题，比如，需要考虑站点的最大连接数、站点的平均响应时间、服务质量等。

2.2. 常见实现方式

常见的GSLB实现方式有三种： DNS轮询、HTTP重定向、IP欺骗（又称三角传输）。这三种实现方式都是在用户通过域名来访问目标服务器时，由GSLB设备进行智能决策，将用户引导到一个最佳的服务IP。

2.2.1. 基于DNS的GSLB

用户访问某个网站时，需要首先通过域名解析服务（DNS）获得网站的IP。域名解析通常不是一次性完成的，常常需要查询若干不同的域名服务器才能找到对应的IP。如下图所示，用户首先在本地配置一个本地DNS服务器地址，本地DNS服务器收到DNS请求后若不能解析，会将请求转发给更高一级的DNS服务器直到找到域名对应的IP或确定域名不存在。

（访问网站时需要根据DNS获取网站的IP， 才能建立用户IP->服务器IP的TCP链接， 然而在获取服务器IP之前，我们根本没有机会建立这个链接， 所以我一开始以为智能DNS是根据用户IP来选出最终的目的IP。 这是错误的，因为根本都还没到达建立TCP的步骤。 所以唯一有可能的流程就是用户查询DNS时，所在机器发出请求的IP来做判断，也就是说，基于DNS的负载均衡，是根据用户的本地DNS IP来做判断的，而不是用户本地机器的IP。 这个概念必须要理清楚。）

DNS负载均衡
对于加入了GSLB的情况，一个GSLB设备（可能是一个4层交换机）会最终代替DNS服务器完成域名解析。下图展示两种流程的不同。

2.2.2. 基于HTTP重定向的GSLB

为了解决基于DNS实现方式判断不准的问题，又出现了基于HTTP重定向的GSLB。这种方案中GSLB使用HTTP重定向技术，将用户访问重定向到最合适的服务器上。

基于HTTP重定向的GSLB工作流程.jpg
使用基于HTTP重定向方案，首先在DNS中将GSLB设备的IP地址登记为域名的A记录（既域名对应的IP）。如上图所示，用户首先通过DNS得到GSLB设备的IP地址，此时用户以为这就是站点服务器的IP，并向其发送HTTP请求。GSLB设备收到HTTP请求后使用一定策略选择一个最合适的服务器，然后GSLB设备向用户发送一个HTTP重定向指令（HTTP302），并附上选出的服务器的IP地址。最后，用户根据重定向IP访问站点的服务器。
这一方案的优点是：由于直接向用户发送HTTP重定向指令，可以得到用户的真实IP，从而解决了判断不准确的问题。其缺点是只能为HTTP访问重定向。
（这种方法就是通过是用户IP 建立与GSLB的IP的HTTP请求链接，GSLB获取到http请求后能读取到用户IP， 然后根据这个用户IP查询最适合的目标服务器IP， 然后返回HTTP 302，包含跳转URL，让用户再次请求过去目的服务器。这种方式就不需要根据用户的DNS IP 来判断，会精准一点， 但是他的转发是基于HTTP的肯定是没TCP/IP层的速度来的快，而且这种方式只适用于HTTP协议。）

2.2.3. 基于IP欺骗的GSLB

HTTP重定向方案解决了判断不准确的问题，但只能针对HTTP协议应用使用。对于HTTP协议以外的访问，就需要使用基于IP欺骗（又称三角传输）的GSLB。

基于IP欺骗（三角传输）的GSLB工作流程

基于IP欺骗的方案同样需要首先将GSLB设备的IP地址在DNS中登记为域名的A记录，这样用户对该域名的请求包都会先发送到GSLB设备。如上图所示，GSLB设备首次收到服务请求包后，会选择一个最合适的服务器，并将服务请求包发送到该服务器。服务器在向用户发送响应包时，将其源IP地址字段改为GSLB设备的IP，发送给用户。

这样，整个过程对用户来说，感觉到的只是GSLB设备在为其提供服务，并不知道其中经历这样一个三角传输的过程。而且这种方案可以对所有类型的访问如HTTP、FTP等进行重定向，但其速度和效率相对比前两种方案要差一点，因为用户所有的访问请求都通过三个点才能响应，经历了更多的路径和处理，所以其主要作为HTTP重定向方案的补充方案在同一GSLB设备中实现。
（这个IP欺骗的方式其实原理是跟上面的HTTP重定向原理基本相同，只不过这个适用于不能用HTTP协议的时候，所以他们只能发送IP包，然后GSLB根据IP包，也就是客户IP是可以获取到的，根据算法找出目标IP， 并将服务请求包发送到该服务器。服务器在向用户发送响应包时，将其源IP地址字段改为GSLB设备的IP，发送给用户）

DNS负载均衡总结

上面三种方式，DNS轮询、HTTP重定向、IP欺骗，都是返回一个IP 给客户端建立连接，只是DNS轮询是真实返回内容服务器的IP， HTTP重定向返回是GSLB的IP， 让客户端先建立GSLB的http连接再302跳转到目标机器。所以他们都是返回一个IP， 让客户端连接至于接下来连接会做什么操作，就看不同方法了。

3. 内容分发网络

使用GSLB设备可以为用户选择最合适的服务器群，但受Web服务器的负荷和传输距离等因素的影响，响应速度依然经常不能满足用户的需求。这一问题的解决方案就是在传输网络上利用缓存技术使得Web服务数据流能够就近访问。内容分发网络（CDN）正是这种思想的一个实现，CDN使用GSLB设备将用户引导到最合适的缓存节点（距离近，负载低），使得用户在访问静态内容时获得更好的体验。
（利用GSLB选择最优的目标的IP，GSLB可以上面的任何一种技术，平常熟知的智能DNS只是其中一种，看完上面的介绍，其实还可以用HTTP重定向或者IP欺骗，这样就可以利用客户端IP来选择服务器目标。）

但是我们平常用CDN是用哪种GSLB方式的呢？ 答：DNS轮询，因为我们dig我们的目标地址的时候，没有建立HTTP链接他就返回了不同的IP回来。

CDN原理图.png

3.2. CDN组成

一个CDN网络主要由以下几部分组成：内容缓存设备、内容分发管理设备、本地负载均衡交换机、GSLB设备和CDN管理系统，其网络结构如下图所示：

CDN网络结构.png

其中，内容缓存设备Cache用于缓存内容实体和对缓存内容进行组织和管理。当有用户访问该客户内容时，直接由各缓存服务器响应用户的请求。

内容分发管理设备主要负责核心Web服务器内容到CDN网络内缓存设备的内容推送、删除、校验以及内容的管理、同步。

GSLB设备则实现CDN全网各缓存节点之间的资源负载均衡，它与各节点的SLB设备保持通信，搜集各节点缓存设备的健康状态、性能、负载等，自动将用户指引到位于其地理区域中的服务器或者引导用户离开拥挤的网络和服务器。还可以通过使用多站点的内容和服务来提高容错性和可用性，防止因本地网或区域网络中断、断电或自然灾害而导致的故障。

CDN管理系统实现对全网设备的管理，对系统的配置。它不仅能对系统中的各个设备进行实时监控，对各种故障产生相应的告警，还能实时观测到系统中总的流量以及各节点的流量，并保存在系统的数据库中，作为统计分析的基础数据，并对日志文件进行管理、报告，作为计费的基础数据。

3.3. CDN工作流程

CDN网络结合了GSLB与缓存技术，其工作流程如下图所示：

CDN工作流程.png

用户访问某个站点的内容时，若该站点使用了CDN网络，则在用户会在域名解析时获得CDN网络GSLB设备的IP地址。GSLB设备根据其预设的选择策略（如，地理区域、用户时间等）为用户选择最合适的内容缓存节点，并且使用某种方式（如，基于DNS、基于HTTP重定向、基于IP欺骗的方式等）导引用户访问所选的内容缓存节点。

用户继续向缓存节点发出请求，若缓存中包含请求的内容，则直接返回给用户，否则从核心Web服务器中获取该内容，缓存后返回给用户。这样当用户再次访问相同内容或其他用户访问相同内容时，可以直接从缓存中读取，提高了效率。

参考文章： https://blog.csdn.net/u010340143/article/details/9062213