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内容分发网络原理与实践

作者: 唐宏著 , 陈戈著 , 陈步华著 , 余媛著

出版社: 人民邮电出版社

出版时间: 2018-07

版次: 1

ISBN: 9787115488039

定价: 79.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 211页

正文语种: 简体中文

分类: 计算机与互联网

27人买过

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。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，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--QoE　13

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--QoS　17

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

2　CDN基本原理　24

2．1　CDN的基本概念　24

2．1．1　CDN的定义　24

2．1．2　CDN可承载的内容　24

2．2　CDN的工作过程　25

2．2．1　CDN的基本工作过程　25

2．2．2　CDN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

2．2．3　CDN用户请求调度　29

（1）　全局调度　29

（2）　本地调度　29

2．2．4　CDN内容分发　30

（1）　Push方式　30

（2）　Pull方式　31

（3）　混合分发方式　31

2．2．5　CDN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

3．1　CDN功能平面　34

3．2　CDN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

3．3　CDN部署架构　39

3．4　CDN间组网　40

4　CDN关键技术　43

4．1　统一内容ID　44

4．1．1　统一资源定位符　44

4．1．2　CDN内容统一ID　45

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：RTSP　63

4．5．2　渐进式下载流媒体技术：HTTP Streaming　65

4．5．3　自适应流媒体技术　68

（1）　HTTP Live Streaming（HLS）　70

（2）　Smooth Streaming　70

（3）　HTTP Dynamic Streaming（HDS）　71

（4）　DASH　73

4．6　服务鉴权技术　76

4．6．1　常见的服务鉴权技术　76

4．6．2　CDN服务鉴权机制　77

5　CDN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

5．3　SDN调度技术　86

5．4　P2P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

5．7　NVMe技术　90

第二部分　选择合适的CDN提升业务质量　92

6　CDN产业与市场发展　92

6．1　CDN产业发展　92

6．1．1　CDN产业的发展历程　92

6．1．2　CDN服务提供商类型　93

6．1．3　CDN市场的发展特点　95

6．2　CDN发展趋势　95

6．2．1　CDN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

6．2．2　CDN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

6．2．3　CDN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

6．3　CDN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CDN　107

7．1　租用CDN vs 自建CDN　107

7．1．1　业务需求　107

7．1．2　CDN与成本分析　107

（1）　带宽成本　107

（2）　建设和维护成本　107

7．1．3　CDN租用与自建结合　108

7．2　租用CDN的选择　109

7．2．1　CDN服务类型与功能　110

7．2．2　CDN容量与分布　110

7．2．3　CDN运营维护　110

7．2．4　CDN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

8．1　CDN需求确认　115

8．2　CDN测试验证　118

8．2．1　CDN服务切换　118

8．2．2　CDN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

8．3　CDN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

9．4．5　MDI　141

9．4．6　MOS　142

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CDN　144

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

10．3　CDN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

11．2．1　Squid简介　148

11．2．2　Quagga简介　149

11．2．3　LVS简介　150

11．2．4　Keepalived简介　150

11．2．5　Nginx简介　150

11．2．6　Lua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

11．4．1　Squid安装与配置　153

11．4．2　Ospf安装与配置　157

11．4．3　LVS安装　159

11．4．4　Keepalived安装与配置　160

11．4．5　Nginx安装与配置　163

11．4．6　lua-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

12．2．1　FTP简介　167

12．2．2　Ceph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

12．4．1　FTP服务器搭建　170

12．4．2　Ceph安装与配置　171

12．4．3　Nginx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）　Bind　176

（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

14．2．1　Zabbix简介　184

14．2．2　InfluxDB简介　186

14．2．3　Grafana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

14．4．1　Zabbix安装与配置　189

14．4．2　InfluxDB安装与配置　192

14．4．3　Grafana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
内容简介:
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，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:
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--QoE　13

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--QoS　17

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

2　CDN基本原理　24

2．1　CDN的基本概念　24

2．1．1　CDN的定义　24

2．1．2　CDN可承载的内容　24

2．2　CDN的工作过程　25

2．2．1　CDN的基本工作过程　25

2．2．2　CDN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

2．2．3　CDN用户请求调度　29

（1）　全局调度　29

（2）　本地调度　29

2．2．4　CDN内容分发　30

（1）　Push方式　30

（2）　Pull方式　31

（3）　混合分发方式　31

2．2．5　CDN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

3．1　CDN功能平面　34

3．2　CDN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

3．3　CDN部署架构　39

3．4　CDN间组网　40

4　CDN关键技术　43

4．1　统一内容ID　44

4．1．1　统一资源定位符　44

4．1．2　CDN内容统一ID　45

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：RTSP　63

4．5．2　渐进式下载流媒体技术：HTTP Streaming　65

4．5．3　自适应流媒体技术　68

（1）　HTTP Live Streaming（HLS）　70

（2）　Smooth Streaming　70

（3）　HTTP Dynamic Streaming（HDS）　71

（4）　DASH　73

4．6　服务鉴权技术　76

4．6．1　常见的服务鉴权技术　76

4．6．2　CDN服务鉴权机制　77

5　CDN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

5．3　SDN调度技术　86

5．4　P2P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

5．7　NVMe技术　90

第二部分　选择合适的CDN提升业务质量　92

6　CDN产业与市场发展　92

6．1　CDN产业发展　92

6．1．1　CDN产业的发展历程　92

6．1．2　CDN服务提供商类型　93

6．1．3　CDN市场的发展特点　95

6．2　CDN发展趋势　95

6．2．1　CDN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

6．2．2　CDN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

6．2．3　CDN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

6．3　CDN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CDN　107

7．1　租用CDN vs 自建CDN　107

7．1．1　业务需求　107

7．1．2　CDN与成本分析　107

（1）　带宽成本　107

（2）　建设和维护成本　107

7．1．3　CDN租用与自建结合　108

7．2　租用CDN的选择　109

7．2．1　CDN服务类型与功能　110

7．2．2　CDN容量与分布　110

7．2．3　CDN运营维护　110

7．2．4　CDN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

8．1　CDN需求确认　115

8．2　CDN测试验证　118

8．2．1　CDN服务切换　118

8．2．2　CDN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

8．3　CDN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

9．4．5　MDI　141

9．4．6　MOS　142

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CDN　144

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

10．3　CDN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

11．2．1　Squid简介　148

11．2．2　Quagga简介　149

11．2．3　LVS简介　150

11．2．4　Keepalived简介　150

11．2．5　Nginx简介　150

11．2．6　Lua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

11．4．1　Squid安装与配置　153

11．4．2　Ospf安装与配置　157

11．4．3　LVS安装　159

11．4．4　Keepalived安装与配置　160

11．4．5　Nginx安装与配置　163

11．4．6　lua-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

12．2．1　FTP简介　167

12．2．2　Ceph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

12．4．1　FTP服务器搭建　170

12．4．2　Ceph安装与配置　171

12．4．3　Nginx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）　Bind　176

（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

14．2．1　Zabbix简介　184

14．2．2　InfluxDB简介　186

14．2．3　Grafana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

14．4．1　Zabbix安装与配置　189

14．4．2　InfluxDB安装与配置　192

14．4．3　Grafana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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