CDN到底是个什么玩意？

mizi2
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CDN是什么

内容分发网络（Content delivery network或Content distribution network，缩写：CDN）是指一种通过互联网互相连接的电脑网络系统，利用最靠近每位用户的服务器，更快、更可靠地将音乐、图片、视频、应用程序及其他文件发送给用户，来提供高性能、可扩展性及低成本的网络内容传递给用户。

为什么需要CDN

根本上的原因是，访问速度对互联网应用的用户体验、口碑、甚至说直接的营收都有巨大的影响，任何的企业都渴望自己站点有更快的访问速度。而HTTP传输时延对web的访问速度的影响很大，在绝大多数情况下是起决定性作用的，这是由TCP/IP协议的一些特点决定的。物理层上的原因是光速有限、信道有限，协议上的原因有丢包、慢启动、拥塞控制等。
要提高访问速度，最简单的做法当然就是多设置几个服务器，让终端用户离服务器“更近”。典型的例子是各类下载网站在不同地域不同运营商设置镜像站，或者是像Google那样设置多个数据中心。但是多设几个服务器的问题也不少，一是多地部署时的困难，二是一致性没法保障，三则是管理困难、成本很高。实际上，在排除多地容灾等特殊需求的情况下，对大多数公司这种做法是不太可取的。当然，这种方案真正做好了，甚至是比后续所说的使用CDN要好的。
CDN是一种公共服务，他本身有很多台位于不同地域、接入不同运营商的服务器，而所谓的使用CDN实质上就是让CDN作为网站的门面，用户访问到的是CDN服务器，而不是直接访问到网站。由于CDN内部对TCP的优化、对静态资源的缓存、预取，加上用户访问CDN时，会被智能地分配到最近的节点，降低大量延迟，让访问速度可以得到很大提升。
这样做有什么好处呢？

  1. 本地Cache加速，加快访问速度
  2. 镜像服务，消除运营商之间互联的瓶颈影响，保证不同网络的用户都能得到良好的访问质量
  3. 远程加速，自动选择cache服务器
  4. 带宽优化，分担网络流量，减轻压力，
  5. 集群抗攻击
  6. 节约成本

CDN的原理

CDN做了两件事，一是让用户访问最近的节点，二是从缓存或者源站获取资源

CDN有个源站的概念，源站就是提供内容的站点(网站的真实服务器), 从源站取内容的过程叫做回源。
每次访问的具体流程如图（以最普通的CDN为例）

具体举个例子：
用户在首次访问 assets-cdn.github.com/pinned-octo… , 假设不委托local DNS服务器递归查询，会经历以下几个过程

  1. 浏览器检查本地有没有这个东东的有效缓存，有则使用缓存，没有有效缓存则进行对assets-cdn.github.com的DNS查询，获得一个 CNAME记录, igithub.map.fastly.net,值得注意的是，多个加速域名可以解析到同一个CNAME，CDN回源和缓存的时候考虑到了hostname，👍；
  2. 进行对github.map.fastly.net的DNS查询，获得一个A/AAAA记录，给出地址103.245.222.133（视网站不同返回的不一样，可以有多个）, 这一步对CDN来说时十分重要的，它给出了离用户最近的边缘节点；
  3. 浏览器选一个返回的地址，然后进行真正的http请求，开始向103.245.222.133握手，握手完了把http请求头也发给了该边缘服务器;
  4. 边缘服务器检查自己的cache里面有没有[https://assets-cdn.github.com/pinned-octocat.svg](https://assets-cdn.github.com/pinned-octocat.svg)这个资源，有则返回给用户，如果没有，向CDN中心服务器发起请求;
  5. CDN中心服务器检查自己的cache里面有没有这个资源，有则返回给边缘服务器，没有则回源;
  6. 中心服务器发现客户配置了github.map.fastly.net的回源地址(这个只有cdn会知道，假设是xxx.xxx.xxx.xxx)，就把http请求发到源站地址上，源站返回后返回给请求方;

可以看出CDN加速的原理很大部分是跟DNS挂钩在一起的，CDN供应商几乎一定需要一个智能DNS服务器。CDN可以拿到所有的明文数据，所以对数据安全性、保密性要求比较高的企业会选择自建CDN或者设置NS记录，指向自建的智能DNS服务器。
上述步骤每一步都可以缓存，注意是每一步！ 所以CDN要清除缓存很难，因为有很多服务器上的缓存要清除。无论是用户对边缘服务器的请求，还是CDN服务器的回源都可以使用https。
注意，实际环境中图中每个服务器都可以是集群，甚至CDN分区域中心和总中心。

文件更新的原理

用户访问使用了 CDN 技术的文件后，在多个环节都可能会产生缓存，比如用户的浏览器中、CDN 的边缘节点等。浏览器端的缓存一般通过过期时间来自动更新；而对于 CDN 节点上缓存的更新，一般是通过源站更新后，手动触发 CDN 的缓存删除操作。

使用 CDN (用CDN托管静态资源)

（使用 CDN，抛开无用的 cookie）
要知道，浏览器第一次打开页面的时候，浏览器缓存是起不了作任何用的；使用CDN，效果就很明显。
CDN缓存，也叫网关缓存、反向代理缓存。浏览器先向CDN网关发起WEB请求，网关服务器后面对应着一台或多台负载均衡源服务器，会根据它们的负载请求，动态地请求转发到合适的源服务器上。
通过在现有的Internet中增加一层新的CACHE(缓存)层，将网站的内容发布到最接近用户的网络”边缘“的节点，使用户可以就近取得所需的内容，提高用户访问网站的响应速度。
cdn从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因，提高用户访问网站的响应速度。CDN网络是在用户和服务器之间增加Cache层，主要是通过接管DNS实现,将用户的请求引导到Cache上获得源服务器的数据。
使用了CDN缓存后的网站的访问过程变为：

image.png

  1. 用户输入访问的域名,操作系统向 LocalDns 查询域名的ip地址;
  2. LocalDns 向 ROOT DNS 查询域名的授权服务器(这里假设LocalDns缓存过期);
  3. ROOT DNS将域名授权dns记录回应给 LocalDns，LocalDns得到域名的授权dns记录后,继续向域名授权dns查询域名的ip地址;
  4. 域名授权dns 查询域名记录后(一般是CNAME)，回应给 LocalDns，LocalDns 得到域名记录后,向智能调度DNS查询域名的ip地址;
  5. 智能调度DNS 根据一定的算法和策略(比如静态拓扑，容量等),将最适合的CDN节点ip地址回应给LocalDns，LocalDns将得到的域名ip地址，回应给用户端，用户得到域名ip地址后，访问站点服务器;
  6. CDN节点服务器应答请求，将内容返回给客户端.(缓存服务器一方面在本地进行保存，以备以后使用，二方面把获取的数据返回给客户端，完成数据服务过程)
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