五分钟了解CDN

作者简介：
华哥
10年+后端开发工作经验，
主要分享：关于java体系的知识，如：java基础知识/数据结算/算法，Spring/MyBatis/Netty源码分析，高并发/高性能/分布式/微服务架构的原理，JVM性能优化等。

公众号：java杂记
 

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一、什么是CDN？

CDN全称Content Delivery Network，即内容分发网络。其基本思路是尽可能避开互联网上有可能影响数据传输速度和稳定性的瓶颈和环节，使内容传输的更快、更稳定。通过在网络各处放置节点服务器所构成的在现有的互联网基础之上的一层智能虚拟网络，CDN系统能够实时地根据网络流量和各节点的连接、负载状况以及到用户的距离和响应时间等综合信息将用户的请求重新导向离用户最近的服务节点上。其目的是使用户可就近取得所需内容，解决 Internet网络拥挤的状况，提高用户访问网站的响应速度。

在不同地域的用户访问网站的响应速度存在差异,为了提高用户访问的响应速度、优化现有Internet中信息的流动,需要在用户和服务器间加入中间层CDN. 使用户能以最快的速度，从最接近用户的地方获得所需的信息，彻底解决网络拥塞，提高响应速度，是目前大型网站使用的流行的应用方案.

二、传统的网络访问形式为：

由上图可见，用户访问未使用CDN缓存网站的过程为:

1用户向浏览器提供要访问的域名；

2浏览器调用域名解析函数库对域名进行解析，以得到此域名对应的IP地址；

3浏览器使用所得到的IP地址，域名的服务主机发出数据访问请求；

4浏览器根据域名主机返回的数据显示网页的内容。

通过以上四个步骤，浏览器完成从用户处接收用户要访问的域名到从域名服务主机处获取数据的整个过程。CDN网络是在用户和服务器之间增加Cache层，如何将用户的请求引导到Cache上获得源服务器的数据，主要是通过接管DNS实现，下面让我们看看访问使用CDN缓存后的网站的过程：

 

三、使用CDN的访问形式

对于CDN客户来说，不需要改动网站架构，只需要修改自己的DNS解析，设置一个CNAME指向CDN服务商即可。原理在下面会解释通过上图，我们可以了解到，使用了CDN缓存后的网站的访问过程变为：

 

1. 用户向浏览器提供要访问的域名；

2. 浏览器调用域名解析库对域名进行解析，由于CDN对域名解析过程进行了调整，所以解析函数库得到的是该域名对应的CNAME记录（由于现在已经是使用了CDN服务，CNAME为CDN服务商域名），为了得到实际IP地址，浏览器需要再次对获得的CNAME域名进行解析以得到实际的IP地址；在此过程中，使用的全局负载均衡DNS解析，如根据地理位置信息解析对应的IP地址，使得用户能就近访问。（CDN服务来提供最近的机器）

3. 此次解析得到CDN缓存服务器的IP地址，浏览器在得到实际的IP地址以后，向缓存服务器发出访问请求；

4. 缓存服务器根据浏览器提供的要访问的域名，通过Cache内部专用DNS解析得到此域名的实际IP地址，再由缓存服务器向此实际IP地址提交访问请求；

5. 缓存服务器从实际IP地址得得到内容以后，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；

6. 客户端得到由缓存服务器返回的数据以后显示出来并完成整个浏览的数据请求过程。

四、CDN关键技术

1. 缓存算法[Squid]；2. 分发能力；3. 负载均衡[Nginx]（4. 基于DNS[BIND]）；5. 支持协议；

缓存算法决定命中率、源服务器压力、POP节点存储能力

分发能力取决于IDC能力和IDC策略性分布

负载均衡（智能调度）决定最佳路由、响应时间、可用性、服务质量

基于DNS的负载均衡以CNAME实现[to cluster]，智取最优节点服务，

缓存点有客户端浏览器缓存、本地DNS服务器缓存

缓存内容有DNS地址缓存、客户请求内容缓存、动态内容缓存

支持协议如静动态加速（图片加速、https带证书加速）、下载加速、流媒体加速、企业应用加速、手机应用加速

五、谁需要CDN？

既然CDN的核心作用是提高网络的访问速度，那么其用户也就是访问量很大的网站，例如ICP 、ISP、大型企业、电子商务网站和政府网站等。利用CDN技术，这些网站无需投资昂贵的各类服务器，设立分站点。通过采用CDN，CDN将负责信息传递工作，保证信息正常传输，而技术人员只需要维护网站内容，不需要考虑流量问题。这样，网站可保证用户得到更多的新业务，可以快速访问网络上的内容，获得更好的服务质量。举个例子来讲，对于访问量比较大，而被访问内容更新周期比较长的网站，如政府网站，用户往往进行大量的查询工作。这类网站比较适合采用CDN。还有，大家是否注意到，在所谓的宽带社区中，瓶颈是社区的对外出口。这样，如果采用CDN无疑对社区用户使用视频点播、网络教育等宽带应用提供了保证。

六、CDN的不足

任何一个新事物，在给现有模式带来改进的同时，也必然存在一定的局限，CDN也是这样。实时性不太好是CDN的致命缺陷。随着对CDN需求的逐渐升温，这一缺陷将得到改进，使来自于远程服务器的网络内容网页与复本服务器或缓存器中的网页保持同步。解决方法是在网络内容发生变化时将新的网络内容从服务器端直接传送到缓存器，或者当对网络内容的访问增加时将数据源服务器的网络内容尽可能实时地复制到缓存服务器。

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