负载均衡&CDN技术，互联网人应该懂的！

在知乎上，有人曾纳闷：“像Facebook这样的网站为什么需要上千个工程师来维护呢？”答案五花八门，但归根结底，建设一个高性能的Web系统需要从无数个角度进行考量。从大的方面来说，如服务器的布局；从小的方面来看，小到软件中的某个文件实现，甚至是某个循环内的微小疏漏都可能引发大问题。

当我们谈论Web性能优化时，需要考虑的方面很多，我们无法面面俱到，但可以从已知的角度进行优化。让我们先从网络层面开始探讨。

我们来了解一下网络请求的路径：客户端输入URL→DNS服务器寻找映射→进入服务器处理数据→返回数据至客户端。虽然这个路径看似抽象，但它为我们提供了一个清晰的起点来展开讨论。

在这其中，有一个重要的概念叫做负载均衡。想象一下，当小明面临多项任务而无法完成时，他会寻找帮手来分担压力。在计算机领域，负载均衡也遵循这样的逻辑。当客户端将请求发送到服务器时，由于一台服务器无法承受高并发量的请求，我们需要将请求分散到其他服务器。这时，我们在客户端和服务器之间加入了一个负责分配请求的负载均衡硬件或软件。

DNS是客户端发送请求时的关键中转站，它将用户请求的URL转换为具体的IP地址。虽然全球只有13台根服务器，但我们通常通过本地DNS服务器（LDNS）进行域名解析，这些服务器通常由网络运营商维护。早期的负载均衡就是依靠本地DNS服务器实现的，通过为同一主机名分配多个映射地址来分配请求。这种方式简单易行，但同时也存在一些问题。如果其中一个地址失效，我们无法及时发现，这可能导致某些用户访问失败。我们也无法准确判断每个服务器的负载情况，有时会出现某些服务器闲置而另一些服务器超负荷运转的情况。

为了解决这个问题，我们引入了负载均衡器这一硬件设备。它位于客户端和服务器之间，拥有多种负载均衡策略，如权重、动态比率、最快模式、最小连接数等，以确保以更优的方式分配请求。好东西往往伴随着高昂的价格标签，负载均衡器的售价可能高达十几万甚至更多，这让许多企业望而却步。

除了硬件解决方案外，我们还可以借助软件来实现负载均衡。Nginx作为一个高性能、轻量级的反向代理服务器，给我们提供了一个优秀的选择。它不仅可以作为HTTP服务器处理高并发请求，展现出比主流Apache服务器更高的性能，而且还是一个出色的反向代理服务器。首次听说“反向代理”这个名词可能会让人感到有些陌生，但只要我们理解了与之相关的正向代理，理解起来就轻而易举了。正向代理是由客户端主动发起连接，比如我们常用的科学上网方式就是通过正向代理来实现间接访问网站。而反向代理则隐藏在服务器端，它并不需要我们去主动连接。

当我们访问一个使用反向代理的网站时，实际上是在与反向代理服务器打交道，而不是直接与真实的服务器交互。反向代理服务器像是一个中介，当我们发出请求时，它会先接收并处理这个请求，然后再将其转发到真正的服务器上。反向代理是当下实现负载均衡的主要手段之一，我们常常利用Nginx等服务器来搭建它。Nginx拥有多种分配策略，能够确保请求被均匀地分散到各个服务器，以此减轻单一服务器的压力。

↗（请求进入服务器1，开始处理数据）↘

（客户端输入URL定位符）→（DNS服务器寻找地址映射）→（反向代理服务器接收请求）↗ （处理后的数据返回至客户端）

↘（请求进入服务器2，处理数据）↗

再来说说Nginx的反向代理和BIGIP（硬件）负载均衡。

谈到网络体验，我们有时会碰到视频缓冲、图片加载不出来的情况。在几年前，这种情况或许还能接受，但现在，一点卡顿都可能引发用户的不满。如何改善这种情况呢？答案就是内容分发网络（CDN）。

CDN可以理解为存储静态文件的一台或多台服务器。它通过复制、缓存等方式，将文件保存在这些服务器上。那么哪些文件属于静态文件呢？CSS、HTML、图片、媒体文件等都是静态文件，用户的请求不会改变这些文件的内容。而像JSP、PHP这样的动态文件则不属于静态文件，因为它们的内容会根据我们的请求而变化。

那么CDN如何实现加速呢？通常，我们所需的数据都是从主服务器上获取。但如果主服务器与用户之间距离较远，或者受到运营商、带宽等因素的影响，访问速度就会变慢。而CDN技术通过在各地分布CDN节点，在用户发送请求时，服务器会根据用户的区域信息，为其分配最近的CDN服务器，从而加速数据的获取。

那么CDN的数据是从哪里来的呢？主要是通过复制和缓存。CDN服务器可以在用户请求后缓存文件，也可以主动抓取主服务器的内容。

遍布各地的CDNS节点，如同网络中的毛细血管，为我们的生活带来更加流畅的网络体验。