什么是CDN，content delivery network

什么是CDN，content delivery network。内容分发网络

一、CDN的基本原理和基础架构

CDN是将源站内容分发至最接近用户的节点，使用户可就近取得所需内容，提高用户访问的响应速度和成功率。解决因分布、带宽、服务器性能带来的访问延迟问题，适用于站点加速、点播、直播等场景。

（本章节部分内容摘引自：1.2 CDN的基本工作过程 - 51CTO.COM）

最简单的CDN网络由一个DNS服务器和几台缓存服务器组成：

1. 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权交给CNAME指向的CDN专用DNS服务器。
2. CDN的DNS服务器将CDN的全局负载均衡设备IP地址返回用户。
3. 用户向CDN的全局负载均衡设备发起内容URL访问请求。
4. 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。
5. 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负载均衡设备返回一台缓存服务器的IP地址。
6. 全局负载均衡设备把服务器的IP地址返回给用户。
7. 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的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。

CDN关键组件

• LVS做四层均衡负载

DR模式 双LVS做Active-Active互备 负载均衡算法采用wrr

• Tengine做七层负载均衡

阿里基于Nginx开发的高性能HTTP服务器，已经开源，详细请了解：The Tengine Web Server 主动健康检查 SPDY v3支持

• Swift做HTTP缓存

高性能Cache 磁盘（SSD/SATA）

CDN基础架构

CDN部署架构

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二、为什么要使用CDN？或者说CDN能解决什么问题？

第一步，HTML的文件引用：
HTML的文件头（也有文件中，文件尾）那边常有其他文件引用，比如CSS以及JS的引用。

就以bootstrap常用的引用来举个栗子
你常见的引用可能会是这样的：

这之中， 这段就是外部脚本文件的一个链接，当前的这种链接是相对URL，指向站点内的文件，即你本项目里对应路径下面放置的文件。可以在 HTML

这样即是引用其他站点的js。
CSS文件的引用与此类似：HTML 标签的 href 属性
图片以及其他文件的引用也类似，不赘述。

第二步，系统的资源引用
在一个网站项目中，页面里经常会有许多js以及css的引用，接触过开发项目的一般都会了解，大部分界面里的脚本引用并不是像第一步里的那么精简，如果是直接引用项目内文件的话，他们可能是这样的：

可能甚至引用的更多，这样将资源文件与业务代码一锅炖的方式适用于小型的，应用服务器压力并不是太大的系统（并发、带宽、存储空间、资源等等）。这种方式的优点是开发省力，发布省力，对服务器要求小，省钱，没有具体公网接入需求。许多小型，内部使用型的网站系统往往采取这种形式放置资源文件。

第三步，系统访问量变高了，速度变慢了怎么办
怎么办？优化系统部署呗。
怎么优化？优化方式有很多，读写分离，负载均衡，这方面的东西可以讲上三天三夜。具体到本问题的范畴内，那就是资源服务器与应用服务器的分离。粗暴的理解方式就是，就是应用安在应用服务器（一台或者是集群），资源部署在资源服务器（单台或者是集群），这时候，js以及css的引用就需要更改为绝对URL，指向对应的资源服务器。
比如知乎的引用：

 

 

有兴趣的话，你可以打开这个链接看看是什么页面：http://static.zhihu.com/
也可以打开这个看看：http://static.zhihu.com/static

第四步，网络方面的优化
网站的访问速度，只基于一点，那就是页面包含的内容传输到用户电脑的速度，服务器搭的再好再完美，如果用户到服务器的链路之间有一段比较缓慢的话，整体速度也会被拉的十分差劲。
想象一下，你给公司做了个运行于公司内网的网站，一切运行良好，分布式部署也已搭建完毕，一切都很完美。
后来，你公司运营良好，开了一个十分遥远的分公司（不要问为什么遥远，再问自绝经脉），你们的内网也同时连了过去（对，就是那种很直接的搭了几条网线就把两个局域网连成一个局域网的黑科技）。但是因为太远了线节点太多了，分公司访问公司的系统十分缓慢，这时候你就愁啊，这可咋办？那不行就在分公司那边部署一套内容缓存好了，内容进行同步，这样至少分公司的网页访问速度能提升很多，你也可以立功升职加薪了。
紧接着，因为你的出色表现，你们公司扩展十分厉害，在全国各地都建立了分公司，你又开始愁了，这不能每个分公司都搭一套啊，累得慌啊。思来想去，那就华东一套华北一套华南一套东北一套这样分吧，然后搭一些分发服务器，接入访问地址，然后跳转到就近的内容缓存服务器进行内容读取，OK，又到了升职加薪的时刻了~
对，到这里，你已经完成了一套简易CDN的建设。

第五步，CDN是什么？
你的搭建只是基于你公司的大型局域网，而现行的流行CDN则是基于地球搭建的超大型局域网--因特网。它的好处是什么呢？
比如你这么写：

上面的地址是百度CDN的链接地址。
那么用户在读取网页内容的时候，就会去百度的就近服务器上掏这些js和css，而不是在你的服务器里捞。
好处呢，第一，一般来说，访问速度有保障，稳定性也有保障；第二，你可以省下资源服务器的一部分资源负担，节省空间节省流量，艰苦创业，能省则省啊。

这时候你会问了，为什么只有js和css呢？其他的图片啊html内容啊不能放进CDN吗？
能啊为啥不能，CDN服务就靠这赚钱呢为啥不能，非广告非广告非广告，你看：
CDN-Content Delivery Network-百度开放云
同类产品还有阿里云等等等等。。

 

 

 

如果你在经营一家网站，那你应该知道几点因素是你制胜的关键：

• 内容有吸引力
• 访问速度快
• 支持频繁的用户互动
• 可以在各处浏览无障碍

另外，你的网站必须能在复杂的网络环境下运行，考虑到全球的用户访问体验。你的网站也会随着使用越来越多的对象（如图片、帧、CSS及APIs）和形形色色的动作（分享、跟踪）而系统逐渐庞大。所以，系统变慢带来用户的流失。

Google及其它网站的研究表明，一个网站每慢一秒钟，就会丢失许多访客，甚至这些访客永远不会再次光顾这些网站。可以想像，如果网站是你的盈利渠道或是品牌窗口，那么网站速度慢将是一个致命的打击。

这就是你使用CDN的第一个也是最重要的原因：**为了加速网站的访问**

除此之外，CDN还有一些作用：

1. 为了实现跨运营商、跨地域的全网覆盖

互联不互通、区域ISP地域局限、出口带宽受限制等种种因素都造成了网站的区域性无法访问。CDN加速可以覆盖全球的线路，通过和运营商合作，部署IDC资源，在全国骨干节点商，合理部署CDN边缘分发存储节点，充分利用带宽资源，平衡源站流量。阿里云在国内有500+节点，海外300+节点，覆盖主流国家和地区不是问题，可以确保CDN服务的稳定和快速。

2. 为了保障你的网站安全

CDN的负载均衡和分布式存储技术，可以加强网站的可靠性，相当无无形中给你的网站添加了一把保护伞，应对绝大部分的互联网攻击事件。防攻击系统也能避免网站遭到恶意攻击。

3. 为了异地备援

当某个服务器发生意外故障时，系统将会调用其他临近的健康服务器节点进行服务，进而提供接近100%的可靠性，这就让你的网站可以做到永不宕机。

4. 为了节约成本投入

使用CDN加速可以实现网站的全国铺设，你根据不用考虑购买服务器与后续的托管运维，服务器之间镜像同步，也不用为了管理维护技术人员而烦恼，节省了人力、精力和财力。

5. 为了让你更专注业务本身

CDN加速厂商一般都会提供一站式服务，业务不仅限于CDN，还有配套的云存储、大数据服务、视频云服务等，而且一般会提供7x24运维监控支持，保证网络随时畅通，你可以放心使用。并且将更多的精力投入到发展自身的核心业务之上。

总结：

CDN主要功能是在不同的地点缓存内容，通过负载均衡技术，将用户的请求定向到最合适的缓存服务器上去获取内容，比如说，是北京的用户，我们让他访问北京的节点，深圳的用户，我们让他访问深圳的节点。通过就近访问，加速用户对网站的访问。解决Internet网络拥堵状况，提高用户访问网络的响应速度。

 

 

三、CDN适用哪些场景？

1、网站站点/应用加速

站点或者应用中大量静态资源的加速分发，建议将站点内容进行动静分离，动态文件可以结合云服务器ECS，静态资源如各类型图片、html、css、js文件等，建议结合 对象存储OSS 存储海量静态资源，可以有效加速内容加载速度，轻松搞定网站图片、短视频等内容分发

• 架构示意图

2、视音频点播/大文件下载分发加速

支持各类文件的下载、分发，支持在线点播加速业务，如mp4、flv视频文件或者平均单个文件大小在20M以上，主要的业务场景是视音频点播、大文件下载（如安装包下载）等，建议搭配对象存储OSS使用，可提升回源速度，节约近2/3回源带宽成本。

• 架构示意图

3、视频直播加速（内测中）

视频流媒体直播服务，支持媒资存储、切片转码、访问鉴权、内容分发加速一体化解决方案。结合弹性伸缩服务，及时调整服务器带宽，应对突发访问流量；结合媒体转码服务，享受高速稳定的并行转码，且任务规模无缝扩展。目前CDN直播加速已服务内部用户测试并优化，即将上线，敬请期待

• 架构示意图

4、移动应用加速

移动APP更新文件（apk文件）分发，移动APP内图片、页面、短视频、UGC等内容的优化加速分发。提供httpDNS服务，避免DNS劫持并获得实时精确的DNS解析结果，有效缩短用户访问时间，提升用户体验。

• 架构示意图

 

四、简单介绍下CDN与传统网站访问的区别：

传统访问访问g">

使用了CDN的网站访问：

与传统访问方式不同，CDN网络则是在用户和服务器之间增加缓存层，将用户的访问请求引导到最优的缓存节点而不是服务器源站点，从而加速访问速度。

 

完整的CDN工作流程：

总结一下CDN的工作原理：通过权威DNS服务器来实现最优节点的选择，通过缓存来减少源站的压力。

 

 

最后看一下使用了CDN后的实际访问效果

上图数据来源于腾讯云CDN，对比用户的网站使用了CDN和没有使用CDN的效果，帮助大家更形象的理解CDN解决什么问题。

不用CDN时，访问请求导源站用的时间是1.27S。

而使用了腾讯云CDN后，会将这个访问时间缩短为0.29s，访问速度提高了5倍，而且可用性也可以得到很好的提升，原因是CDN的网络的链路质量都比较好。

 

关于CDN的一些常见名词：

1、Origin Server源站

做 CDN 之前的客户真正的服务器。

2、User

访问者，也就是要访问网站的网民。

3、Last Mile 最后一公里，也就是网民到他所访问到的 CDN 服务器之间的路径。

4、域名 域名是Internet网络上的一个服务器或一个网络系统的名字，全世界，没有重复的域名。

5、CNAME记录

它是一个别名记录( Canonical Name )；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。

6、CNAME域名

CDN的域名加速需要用到CNAME记录，在阿里云控制台配置完成CDN加速后，您会得到一个加速后的域名，称之为CNAME域名（该域名一定是*.*http://kunlun.com）， 用户需要将自己的域名作CNAME指向这个*.*http://kunlun.com的域名后，域名解析的工作就正式转向阿里云，该域名所有的请求都将转向阿里云CDN的节点。

7、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：上网时输入的百度一下，你就知道会自动转换成为220.181.112.143

8、边缘节点

也称CDN节点、Cache节点等；是相对于网络的复杂结构而提出的一个概念，指距离最终用户接入具有较少的中间环节的网络节点，对最终接入用户有较好的响应能力和连接速度。其作用是将访问量较大的网页内容和对象保存在服务器前端的专用cache设备上，以此来提高网站访问的速度和质量。

9、cache

cache高速缓冲存储器一种特殊的存储器子系统，其中复制了频繁使用的数据以利于快速访问。存储器的高速缓冲存储器存储了频繁访问的RAM位置的内容及这些数据项的存储地址。当处理器引用存储器中的某地址时，高速缓冲存储器便检查是否存有该地址。如果存有该地址，则将数据返回处理器;如果没有保存该地址，则进行常规的存储器访问。因为高速缓冲存储器总是比主RAM存储器速度快，所以当RAM的访问速度低于微处理器的速度时，常使用高速缓冲存储器。