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什麽是CDN？5分鍾搞懂CDN工作原理!

什麽是CDN？5分鍾搞懂CDN工作原理!

5月 25, 202422 mins read

CDN，全称 Content Delivery Network，直接翻译就是内容分发网络，是一种分布式网络架构，旨在提高网站和网络内容的访问速度和稳定性。它通过在全球范围内部署多个边缘服务器，依靠中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块，将内容分发到用户所在的最近节点，使用户就近获取所需内容，从而减少网络拥塞、延迟和带宽消耗，提高用户访问时页面的响应速度和命中率，进而提升用户体验。

? 什么是CDN?

CDN的全称是(Content Delivery Network)，即内容分发网络。其目的是通过在现有的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。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。
簡單的說，CDN的工作原理就是將您源站的資源緩存到位于全球各地的CDN節點上，用戶請求資源時，就近返回節點上緩存的資源，而不需要每個用戶的請求都回您的源站獲取，避免網絡擁塞、緩解源站壓力，保證用戶訪問資源的速度和體驗

CDN節點

CDN對網絡的優化作用主要體現在如下幾個方面

解決服務器端的“第一公裏”問題
緩解甚至消除了不同運營商之間互聯的瓶頸造成的影響
減輕了各省的出口帶寬壓力
緩解了骨幹網的壓力
優化了網上熱點內容的分布

二、CDN工作原理?

傳統訪問過程

傳統訪問過程

由上圖可見，用戶訪問未使用CDN緩存網站的過程爲:

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
4.LocalDns得到域名的授權dns記錄後,繼續向域名授權dns查詢域名的ip地址
5.域名授权dns 查询域名记录后，回应给 LocalDns
6.LocalDns 将得到的域名ip地址，回应给用户端
7.用戶得到域名ip地址後，訪問站點服務器
8.站點服務器應答請求，將內容返回給客戶端.

CDN訪問過程

CDN訪問過程

通過上圖，我們可以了解到，使用了CDN緩存後的網站的訪問過程變爲：

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
4.LocalDns得到域名的授權dns記錄後,繼續向域名授權dns查詢域名的ip地址
5.域名授权dns 查询域名记录后(一般是CNAME)，回应给 LocalDns
6.LocalDns 得到域名记录后,向智能调度DNS查询域名的ip地址
7.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節點ip地址回应给 LocalDns
8.LocalDns 将得到的域名ip地址，回应给用户端
9.用戶得到域名ip地址後，訪問站點服務器
10.CDN節點服务器应答请求，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)

通过以上的分析我们可以得到，为了实现对普通用户透明(使用缓存后用户客户端无需进行任何设置)访问，需要使用DNS(域名解析)来引导用户来访问Cache服务器，以实现透明的加速服务. 由于用户访问网站的第一步就是域名解析,所以通过修改dns来引导用户访问是最简单有效的方式.

CDN網絡的組成要素

对于普通的Internet用户，每个CDN節點就相当于一个放置在它周围的网站服务器. 通过对dns的接管，用户的请求被透明地指向离他最近的节点，节点中CDN服务器会像网站的原始服务器一样，响应用户的请求. 由于它离用户更近，因而响应时间必然更快.

从上面图中虚线圈起来的那块，就是CDN层,这层是位于用户端和站点服务器之间.

智能調度DNS(比如f5的3DNS)
智能调度DNS是CDN服务中的关键系统.当用户访问加入CDN服务的网站时，域名解析请求将最终由 “智能调度DNS”负责处理。它通过一组预先定义好的策略，将当时最接近用户的节点地址提供给用户，使用户可以得到快速的服务。同时它需要与分布在各地的CDN節點保持通信，跟踪各节点的健康状态、容量等信息，确保将用户的请求分配到就近可用的节点上.
緩存功能服務
負載均衡設備(如lvs,F5的BIG/IP)
內容Cache服務器(如squid）
共享存儲

三、名詞解釋?

CNAME记录（CNAME record）

CNAME即别名( Canonical Name )；可以用来把一个域名解析到另一个域名，当 DNS 系统在查询 CNAME 左面的名称的时候，都会转向 CNAME 右面的名称再进行查询，一直追踪到最后的 PTR 或 A 名称，成功查询后才会做出回应，否则失败。
例如，你有一台服務器上存放了很多資料，你使用docs.example.com去訪問這些資源，但又希望通過documents.example.com也能訪問到這些資源，那麽你就可以在您的DNS解析服務商添加一條CNAME記錄，將documents.example.com指向docs.example.com，添加該條CNAME記錄後，所有訪問documents.example.com的請求都會被轉到docs.example.com，獲得相同的內容。

CNAME域名

接入CDN时，在CDN提供商控制台添加完加速域名后，您会得到一个CDN给您分配的CNAME域名，您需要在您的DNS解析服务商添加CNAME记录，将自己的加速域名指向这个CNAME域名，这样该域名所有的请求才会都将转向CDN的节点，达到加速效果。

DNS

DNS即Domain Name System，是域名解析服务的意思。它在互联网的作用是：把域名转换成为网络可以识别的ip地址。人们习惯记忆域名，但机器间互相只认IP地址，域名与IP地址之间是一一对应的，它们之间的转换工作称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，整个过程是自动进行的。比如：上网时输入的www.baidu.com會自動轉換成爲220.181.112.143。
常見的DNS解析服務商有：阿裏雲解析，萬網解析，DNSPod，新網解析，Route53（AWS），Dyn，Cloudflare等。

回源host

回源host：回源host決定回源請求訪問到源站上的具體某個站點。

例子1：源站是域名源站爲www.a.com,回源host爲www.b.com,那麽實際回源是請求到www.a.com解析到的IP,對應的主機上的站點www.b.com
例子2：源站是IP源站爲1.1.1.1, 回源host为www.b.com,那麽實際回源的是1.1.1.1對應的主機上的站點www.b.com