CDN之简介

1. 什么是 CDN？

CDN（内容交付网络）是一种高度分布式服务器平台，为交付 Web 应用程序、流媒体等内容专门优化。服务器网络分布于众多物理和网络位置，对最终用户的 Web 内容请求和快速安全媒体交付做出快速响应。网络在内容服务器（源站）和最终用户（客户端）间起到桥梁作用。

如果没有 CDN，内容源站服务器必须对每个最终用户请求做出响应。这一机制导致原始和随后加载的流量大幅增加，因此，如果出现极高的流量峰值或持续负载，源站出现故障的几率会增大。

CDN 在源站及接近最终用户的物理和网络位置，对最终用户的请求做出响应，从而分载内容服务器的流量，改善 Web 体验，让内容提供商及最终用户均从中获益。

CDN 主要因交付网站及其内容而出名。用户代理基本上是运行 Web 浏览器的设备，为渲染 Web 页面所需的内容（如 HTML、图像、CSS 和 JavaScript 文件）提出请求。

对于大多数 CDN，每个内容请求会让最终用户映射到位置最优的 CDN 服务器，服务器会用已请求文件的缓存（预存储）版本予以响应。如果定位文件失败，CDN 会寻找 CDN 平台其他服务器上的内容，然后向最终用户发送响应。然而，如果内容不可用或过时，CDN 会承担源站服务器请求代理的角色，并存储获取的内容，为未来请求提供服务。

尽管 CDN 常用于交付网站内容，但 CDN 能交付的内容类型不止这一种。事实上，CDN 交付的内容类型多到难以置信，其中包括：4K 和高清内容视频；音频流；应用程序、游戏和 OS 更新等软件下载；包含医疗和财务信息的数据记录等等。只要能数字化的任何数据都能通过 CDN 交付。

CDN 提供商让公司有能力使用内容交付网络，向全球最终用户提供相关内容。

随着更多公司进军在线世界，整个世界的人们都在使用互联网购物、沟通和分享，内容提供商面临的挑战日趋增多，例如：交付不同类型的内容，根据不同的设备类型（设备检测）调整内容，保护其最终用户的数据和在线业务。考虑到内容交付网络的特性，CDN 提供商在帮助公司克服媒体交付的各种挑战方面独具优势。

2. CDN 基本工作过程

使用 CDN 会极大简化网站的系统维护工作量，网站维护人员只需将网站内容注入 CDN 的系统，通过 CDN 部署在各个物理位置的服务器进行全网分发，就可以实现跨运营商、跨地域的用户覆盖。由于 CDN 将内容推送到网络边缘，大量的用户访问被分散在网络边缘，不再构成网站出口、互联互通点的资源挤占，也不再需要跨域长距离 IP 路由了。

2.1 无 CDN 时

在没有 CDN 时，一个网站是如何向用户提供服务的？

网站系统基本上都是基于 B/S 架构的，即 Browser-Server（浏览器-服务器）架构。

用户通过浏览器等方式访问网站的过程如下图：

用户在自己的浏览器中输入要访问的网站域名。
浏览器向本地 DNS 服务器请求对该域名进行解析。
本地 DNS 服务器中如果缓存有这个域名的解析结果，则直接响应用户的解析请求。
本地 DNS 服务器中如果关于这个域名的解析结果的缓存，则以递归方式向整个 DNS 系统请求解析，获得应答后将结果反馈给浏览器。
浏览器得到域名解析结果，就是该域名相应的服务设备的 IP 地址。
浏览器向服务器请求内容。
服务器将用户请求内容传送给浏览器。

2.2 有 CDN 时

在网站和用户之间加入 CDN 后，用户不会有与原来不同的感觉。

最简单的 CDN 网络有一个 DNS 服务器和几台缓存服务器就可以了。一个典型的 CDN 用户访问调度流程如下图：

当用户点击网站页面上的内容 URL，经过本地 DNS 系统解析，DNS 系统会最终将域名的解析全交给 CNAME 指向的 CDN 专用 DNS 服务器。
CDN 的 DNS 服务器将 CDN 的全局负载均衡设备 IP 地址返回用户。
用户向 CDN 的全局负载均衡设备发起内容 URL 访问请求。
CDN 全局负载均衡设备根据用户 IP 地址，以及用户请求的内容 URL，选择一台用户所属区域的区域负载均衡设备，告诉用户向这台设备发起请求。
区域负载均衡设备会为用户选择一台合适的缓存服务器提供服务，选择的依据包括：根据用户 IP 地址，判断哪一台服务器距用户最近；根据用户所请求的 URL 中携带的内容名称，判断哪一台服务器上有用户所需内容；查询各个服务器当前的负载情况，判断哪一台服务器尚有服务能力。基于以上这些条件的综合分析之后，区域负载均衡设备会向全局均衡设备返回一个缓存服务器的 IP 地址。
全局负载均衡设备把服务器的 IP 地址返回给用户。
用户向缓存服务器发起请求，缓存服务器响应用户请求，将用户所需内容传送到用户终端。如果这台缓存服务器上并没有用户想要的内容，而区域均衡设备依然将它分配给了用户，那么这台服务器就要向它上一级缓存服务器请求内容，直至追溯到网站的源服务器将内容拉到本地。

DNS 服务器根据用户 IP 地址，将域名解析成相应节点的缓存服务器 IP 地址，实现用户就近访问。使用 CDN 服务的网站，只需将其域名解析权交给 CDN 的 GSLB 设备，将需要分发的内容注入 CDN，就可以实现内容加速了。

3. CDN 原理

挑选最优设备为用户提供服务；
如果某个内容被很多用户所需要，它就被缓存到距离用户最近的节点中。

CDN 公司在整个互联网上部署数以百计的 CDN 服务器（Cache），这些服务器通常在运营商的 IDC 中，尽量靠近接入网络和用户。CDN 在 Cache 中复制内容，当内容的提供者更新内容时，CDN 向 Cache 重新分发这些被刷新的内容。CDN 提供一种机制，当用户请求内容时，该内容能够由以最快速度交付 Cache 来向用户提供，这个挑选 "最优" 的过程就叫做负载均衡。被选中的最优 Cache 可能最靠近用户，或者有一条与用户之间条件最好的路径。