CN107105029B - 一种基于Docker技术的CDN动态内容加速方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Docker技术的CDN动态内容加速方法及系统，涉及计算机应用技术领域。所述方法：网站DNS服务器将对用户请求内容所对应的URL进行主机名解析的解析权转交给CDN专用DNS服务器，CDN专用DNS服务器将CDN边缘计算服务器的IP地址返回给用户；用户向CDN边缘计算服务器请求目标URL指向的资源；如果是动态内容，则向Docker仓库请求包含所述资源程序和数据库的Docker镜像，则下载所述镜像，启动Docker容器，执行所述镜像中的程序，生成所述程序对应的动态内容，并反馈给用户；如果不是动态内容，则进行静态内容查询，并将查询结果反馈给用户。本发明降低访问互联网动态内容的响应时间、降低网络总流量和提高CDN节点的计算资源利用率。

Description

一种基于Docker技术的CDN动态内容加速方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机应用技术领域，尤其涉及一种基于Docker技术的CDN动态内容加速方法及系统。

背景技术

随着互联网的高速发展，互联网内容迅速增加，网络带宽和时延是影响互联网应用用户体验的关键所在。网络带宽可以随着网络基础设施的建设逐步增加，但是，由于受到信号传播时延和经过路由器和交换机引起的处理时延等物理上的限制，时延不可能无限降低，时延会直接影响用户的体验感。目前，CDN系统(Content Delivery Network，内容分发网络)可以较好的缓解时延问题，但是仍存在其局限性。

CDN系统指在地域上分散部署多个物理CDN节点，通过将互联网内容发布到处于网络边缘的CDN边缘节点，使网络内容在地域上更加接近用户。当用户发起互联网请求时，经由DNS域名解析，被导向到CDN边缘节点，从CDN边缘节点获取所请求的目标数据，降低网络时延的同时，降低网络总流量。

但是，现有CDN系统只能对静态内容(静态内容指服务器中真实存在的文件，如图片，视频，Javascript脚本文件等)进行缓存，而，无法对动态内容(动态内容指每次请求动态生成的内容，例如各种接口调用)进行缓存。此外，传统的物理CDN节点只起到内容缓存的作用，物理CDN节点的CPU、内存等计算资源被大量闲置，硬件资源利用率较低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Docker技术的CDN动态内容加速方法及系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明所述基于Docker技术的CDN动态内容加速方法，所述方法包括：

S1，后台操作系统请求网站DNS服务器对用户请求内容所对应的URL进行主机名解析；

S2，网站DNS服务器将解析权转交给CDN专用DNS服务器，CDN专用DNS服务器将CDN边缘计算服务器的IP地址返回给用户；

S3，根据所述IP地址，用户向CDN边缘计算服务器请求目标URL指向的资源；

S4，CDN边缘计算服务器根据所述资源的后缀判断所述资源是否为动态内容，如果是，则向Docker仓库请求包含所述资源的程序和数据库的Docker镜像，进入S5；如果否，则进行静态内容查询，进入S6；

S5，下载所述镜像，启动Docker容器，执行所述镜像中的程序，生成所述程序对应的动态内容，并反馈给用户；

S6，判断本地缓存中是否存在所述资源的缓存，如果是，则直接调取并反馈给用户；如果否，则从数据中心调取请求所述资源，缓存到CDN边缘计算服务器中并反馈给用户。

优选地，在步骤S1之前还包括：程序开发者将开发完成的生成动态内容的程序封装成Docker镜像上传到Docker仓库；同时，程序开发者还会将开发完成的生成动态内容的程序部署到数据中心。

更优选地，所述程序开发者将开发完成的生成动态内容的程序封装成Docker镜像上传到Docker仓库，更具体的为：

S01，程序开发者从Docker仓库获取所需的基础镜像，启动基础镜像并完成程序开发，对开发完成后封装得到的Docker镜像命名，名称为A，并存储到Docker镜像仓库；

S02，建立名称为A的Docker镜像与所述动态内容的程序所对应域名的映射关系；

S03，将所述动态内容的程序所对应域名的DNS服务器配置到CDN专用DNS服务器，并将域名解析管理权转给CDN专用DNS服务器。

优选地，在步骤S4中，当所述资源的后缀名称为jsp或php或action或do时，所述资源为动态内容。

优选地，所述方法还包括：CDN边缘计算服务器检查Docker容器的访问情况，在Docker镜像空闲时间超过Docker容器停止门限时，停止Docker容器；在无访问时间超过Docker容器删除时间时，删除Docker容器和Docker镜像。

优选地，CDN专用DNS服务器根据所述用户所处的地理位置，将所述URL所对应的域名解析到距离用户最近的CDN边缘计算服务器的IP地址。

本发明实现基于Docker技术的CDN动态内容加速方法的系统，所述系统包括：Docker仓库、网站DNS服务器、CDN专用DNS服务器、数据中心和多个CDN边缘计算服务器；一个所述CDN专用DNS服务器对应多个所述CDN边缘计算服务器；

所述Docker仓库，负责存储Docker基础镜像和程序开发者发送的Docker镜像；

所述网站DNS服务器，负责接收用户的域名解析请求，然后将域名解析请求转交给CDN专用DNS服务器；

所述CDN专用DNS服务器，获取并根据所述用户的地理位置信息，将与所述Docker镜像存在关联关系的URL获得距离所述用户最近的CDN边缘计算服务器的IP地址；并将所述IP地址发送给所述用户；

所述数据中心，负责存储动态内容和静态内容所对应的程序；

所述CDN边缘计算服务器，根据后台系统发送的指令，请求所述URL指向的资源；然后将得到的资源反馈给所述用户。

优选地，所述CDN边缘计算服务器内部署一个Docker容器运行环境，所述CDN边缘计算服务器包括资源判定模块、镜像下载模块、数据中心资源下载模块和执行模块；

所述资源判定模块，判断URL指向的资源是否为动态内容，如果是，则向Docker仓库发出下载Docker镜像的指令；如果否，则向所述数据中心发出请求资源的指令；

镜像下载模块，根据所述下载Docker镜像的指令，从所述Docker仓库下载与所述URL指向的资源对应的Docker镜像；

数据中心资源下载模块，从所述数据中心下载所述URL指向的资源的程序；

执行模块，执行从所述镜像下载模块得到的Docker镜像，执行从所述数据中心资源下载模块得到的程序，同时，将执行结果反馈给用户。

优选地，所述CDN专用DNS服务器还包括请求转发模块，用于接收URL访问请求，判断是否存在与所述URL的域名存在对应关系的Docker容器，如果是，则将所述URL访问请求定向到之前启动的Docker容器。

本发明的有益效果是：

①Docker技术支持基础镜像复用技术，在本发明中，不同的互联网内容提供者在同样的基础镜像上开发应用程序至最后阶段，在最后阶段仅需提交相对基础镜像有变化的部分；同时，对于同一个应用程序来说，因为开发、测试、发布均基于同一个基础镜像，保证了应用程序的良好兼容性。而，不同的互联网内容提供者可同时将自己开发的应用程序分发到物理CDN节点，因为基础镜像相同，不会造成服务器巨大的存储压力，也不会影响应用程序的兼容性。

②Docker容器虚拟化是一种轻量级虚拟化技术，Docker容器启动时，仅仅针对性地启动必要的程序，对于额外的CPU、内存资源消耗很小，且具有快速启动的特性。故，在本申请中，同时启动多个不同的互联网内容提供者的Docker容器，满足多租户需求，提高资源利用率。

③Docker容器还具有良好的隔离性，不同的Docker容器使用各自的文件系统，计算资源也相互隔离。故，在本申请中保证了不同的互联网内容提供者之间具备良好的安全性。

本发明基于Docker容器的上述特点，通过Docker容器编排模块对Docker和目前的CDN系统进行整合、综合管理，实现基于Docker技术的CDN动态内容加速系统，实现了通过分发互联网应用程序代码到网络边缘的CDN边缘节点，降低用户访问互联网动态内容的响应时间、降低网络总流量和提高CDN节点的计算资源利用率。

附图说明

图1是基于Docker技术的CDN动态内容加速方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的核心为：运用Docker技术将WEB应用程序代码部署到CDN服务器上，降低用户访问WEB应用程序中动态内容的时延，同时提高CDN边缘节点的计算资源利用率。

其中，关于Docker的特点详述：

Docker是DotCloud开源的一个基于LXC(Linxu Container)的容器引擎，它具有高隔离性，高性能，文件存储优化等几个显著特点。

①、高隔离性体现在Docker采用沙箱机制，任意两个Docker容器之间存在系统级隔离，且相互之间不存在接口。

②、高性能体现在Docker基于LXC的轻量级虚拟化机制，相对于VMware虚拟机、KVM(Kernel-based Virtual Machine)等硬件级虚拟化而言，Docker的启动速度快，系统占用少；对于同样一台服务器来说，可启动的Docker容器数量远大于可启动的虚拟机数量。

③、文件存储优化指Docker镜像采用分层存储模式，不同Docker镜像可以使用同样的基础镜像，故，基础镜像的可复用性节省存储空间。Docker镜像可以封装不同的运行环境，且彼此隔离。

其中，关于本申请的几点说明：

(1)确定动态内容后缀名：jsp、php、action、do，确定静态内容后缀名：jpg、png、js、html，用以区分访问的资源是否为动态资源；

(2)所述CDN专用DNS服务器中的每个CDN边缘计算服务器为单台服务器或多台服务器组成的集群；每个CDN边缘计算服务器均部署用于加速静态内容的系统和用于加载动态内容Docker环境。

(3)CDN边缘计算服务器检查Docker容器的访问情况，在Docker镜像空闲时间超过Docker容器停止门限时停止Docker容器，在无访问时间超过Docker容器删除时间时，删除Docker容器和Docker镜像，以节省资源，后续如果有需要可以重新下载启动。

(4)CDN边缘计算服务器是物理服务器，且具有公网IP，DNS服务器只是将用户请求中的主机地址解析到这台服务器的公网IP。而每个Docker容器是物理服务器上启动的虚拟机，由边缘服务器的编排模块进行管理，DNS服务器不需要知道内部是怎样运作的。

实施例

步骤101：互联网内容提供者从CDN服务提供者的Docker镜像仓库Pull所需的基础镜像Ubuntu14.04，启动基础镜像并部署程序，部署完成后构建为名为UbuntuDemoWeb的Docker镜像，Push到CDN服务提供者的镜像仓库中；

步骤102：互联网内容提供者通过Web端登陆方式后台管理界面，管理界面列出当前用户PushDocker镜像，用户配置域名www.demo.com与UbuntuDemoWeb镜像相关联；

步骤103：互联网内容提供者通过配置域名www.demo.com的dns服务器配置到CDN服务提供者的DNS服务器，将域名解析管理权交由CDN服务提供者；

步骤104：CDN服务提供者根据访问资源的用户所处地理位置的不同，将域名解析到距离用户最近的边缘CDN节点；

步骤105：边缘CDN节点接收到访问请求http：//www.demo.com/test.jsp，边缘CDN节点检测到请求资源的后缀名为jsp，属于动态资源。因此，查找本地是否已经存在于域名相关联的容器镜像，如果不存在，则从镜像仓库Pull关联镜像并启动，记录容器的IP地址192.168.100.101，将域名与容器IP的对应管理保存到一张缓存表中；

步骤106：边缘CDN节点根据域名查询域名和容器IP对应关系的缓存表，域名www.demo.com对应的缓存容器IP为192.168.100.101，节点将请求重新定向到该Docker容器；

步骤107：Docker容器处理请求，执行test.jsp脚本，生成动态内容，向用户返回数据；

步骤108：统计每个容器的空闲时间，空闲时间超过设定的阈值后删除容器及镜像。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

本发明结合Docker的优势，提出的基于Docker技术的CDN动态内容加速方法，使得现有CDN系统支持动态内容的加速，在降低网络时延的同时，增强用户体验感，降低网络的总流量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于Docker技术的CDN动态内容加速方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，后台操作系统请求网站DNS服务器对用户请求内容所对应的URL进行主机名解析；

S2，网站DNS服务器将解析权转交给CDN专用DNS服务器，CDN专用DNS服务器将CDN边缘计算服务器的IP地址返回给用户；

S3，根据所述IP地址，用户向CDN边缘计算服务器请求目标URL指向的资源；

S4，CDN边缘计算服务器根据所述资源的后缀判断所述资源是否为动态内容，如果是，则向Docker仓库请求包含所述资源的程序和数据库的Docker镜像，进入S5；如果否，则进行静态内容查询，进入S6；

S5，下载所述镜像，启动Docker容器，执行所述镜像中的程序，生成所述程序对应的动态内容，并反馈给用户；

S6，判断本地缓存中是否存在所述资源的缓存，如果是，则直接调取并反馈给用户；如果否，则从数据中心调取请求所述资源，缓存到CDN边缘计算服务器中并反馈给用户；

所述动态内容为后缀名称是jsp、php、action或do的内容；所述静态内容为后缀名称是jpg、png、js或html的内容。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括：程序开发者将开发完成的生成动态内容的程序封装成Docker镜像上传到Docker仓库；同时，程序开发者还会将开发完成的生成动态内容的程序部署到数据中心。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述程序开发者将开发完成的生成动态内容的程序封装成Docker镜像上传到Docker仓库，更具体的为：

S01，程序开发者从Docker仓库获取所需的基础镜像，启动基础镜像并完成程序开发，对开发完成后封装得到的Docker镜像命名，名称为A，并存储到Docker镜像仓库；

S02，建立名称为A的Docker镜像与所述动态内容的程序所对应域名的映射关系；

S03，将所述动态内容的程序所对应域名的DNS服务器配置到CDN专用DNS服务器，并将域名解析管理权转给CDN专用DNS服务器。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法还包括：CDN边缘计算服务器检查Docker容器的访问情况，在Docker镜像空闲时间超过Docker容器停止门限时，停止Docker容器；在无访问时间超过Docker容器删除时间时，删除Docker容器和Docker镜像。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，CDN专用DNS服务器根据所述用户所处的地理位置，将所述URL所对应的域名解析到距离用户最近的CDN边缘计算服务器的IP地址。

6.一种实现如权利要求1所述基于Docker技术的CDN动态内容加速方法的系统，其特征在于，所述系统包括：Docker仓库、网站DNS服务器、CDN专用DNS服务器、数据中心和多个CDN边缘计算服务器；一个所述CDN专用DNS服务器对应多个所述CDN边缘计算服务器；

所述Docker仓库，负责存储Docker基础镜像和程序开发者发送的Docker镜像；

所述网站DNS服务器，负责接收用户的域名解析请求，然后将域名解析请求转交给CDN专用DNS服务器；

所述CDN专用DNS服务器，获取并根据所述用户的地理位置信息，将与所述Docker镜像存在关联关系的URL获得距离所述用户最近的CDN边缘计算服务器的IP地址；并将所述IP地址发送给所述用户；

所述数据中心，负责存储动态内容和静态内容所对应的程序；

所述CDN边缘计算服务器，根据后台系统发送的指令，请求所述URL指向的资源；然后将得到的资源反馈给所述用户；

所述动态内容为后缀名称是jsp、php、action或do的内容；所述静态内容为后缀名称是jpg、png、js或html的内容。

7.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述CDN边缘计算服务器内部署一个Docker容器运行环境，所述CDN边缘计算服务器包括资源判定模块、镜像下载模块、数据中心资源下载模块和执行模块；

所述资源判定模块，判断URL指向的资源是否为动态内容，如果是，则向Docker仓库发出下载Docker镜像的指令；如果否，则向所述数据中心发出请求资源的指令；

镜像下载模块，根据所述下载Docker镜像的指令，从所述Docker仓库下载与所述URL指向的资源对应的Docker镜像；

数据中心资源下载模块，从所述数据中心下载所述URL指向的资源的程序；

执行模块，执行从所述镜像下载模块得到的Docker镜像，执行从所述数据中心资源下载模块得到的程序，同时，将执行结果反馈给用户。

8.根据权利要求7所述系统，其特征在于，所述CDN专用DNS服务器还包括请求转发模块，用于接收URL访问请求，判断是否存在与所述URL的域名存在对应关系的Docker容器，如果是，则将所述URL访问请求定向到之前启动的Docker容器。