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一、简介
CDN (全称 Content Delivery Network)，即内容分发网络。
构建在现有网络基础之上的智能虚拟网络，依靠部署在各地的边缘服务器，通过中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块，使用户就近获取所需内容，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度和命中率。CDN 的关键技术主要有内容存储和分发技术。
简单来讲，CDN就是根据用户位置分配最近的资源。
于是，用户在上网的时候不用直接访问源站，而是访问离他“最近的”一个 CDN 节点，术语叫边缘节点，其实就是缓存了源站内容的代理服务器。如下图：
二、原理
1. DNS解析
CDN和DNS有着密不可分的联系，先来看一下DNS的解析域名过程，在浏览器输入 www.test.com 的解析过程如下：
（1） 检查浏览器缓存
（2）检查操作系统缓存，常见的如hosts文件
（3）检查路由器缓存
（4）如果前几步都没没找到，会向ISP(网络服务提供商)的LDNS服务器查询
（5）如果LDNS服务器没找到，会向根域名服务器(Root Server)请求解析，分为以下几步：
- 根服务器返回顶级域名(TLD)服务器如
.com，.cn，.org等的地址，该例子中会返回.com的地址 - 接着向顶级域名服务器发送请求，然后会返回次级域名(SLD)服务器的地址，本例子会返回
.test的地址。 - 接着向次级域名服务器发送请求，然后会返回通过域名查询到的目标IP，本例子会返回
www.test.com的地址。 - Local DNS Server会缓存结果，并返回给用户，缓存在系统中。
2. 使用CDN后的DNS解析
未使用CDN缓存
- 浏览器通过DNS对域名进行解析，依次得到此域名对应的IP地址
- 浏览器根据得到的IP地址，向域名的服务主机发送数据请求
- 服务器向浏览器返回响应数据
使用CDN缓存资源
- 对于点击的数据的URL，经过本地DNS系统的解析，发现该URL对应的是一个CDN专用的DNS服务器，DNS系统就会将域名解析权交给CNAME指向的CDN专用的DNS服务器。
- CND专用DNS服务器将CND的全局负载均衡设备IP地址返回给用户
- 用户向CDN的全局负载均衡设备发起数据请求
- CDN的全局负载均衡设备根据用户的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
- 区域负载均衡设备选择一台合适的缓存服务器来提供服务，将该缓存服务器的IP地址返回给全局负载均衡设备
- 全局负载均衡设备把服务器的IP地址返回给用户
- 用户向该缓存服务器发起请求，缓存服务器响应用户的请求，将用户所需内容发送至用户终端。
如果缓存服务器没有用户想要的内容，那么缓存服务器就会向它的上一级缓存服务器请求内容，以此类推，直到获取到需要的资源。最后如果还是没有，就会回到自己的服务器去获取资源。
CNAME（意为：别名）：在域名解析中，实际上解析出来的指定域名对应的IP地址，或者该域名的一个CNAME，然后再根据这个CNAME来查找对应的IP地址。
3. 负载均衡系统
由于没有返回IP地址，于是本地DNS会向负载均衡系统再发送请求 ，则进入到CDN的全局负载均衡系统进行智能调度：
- 看用户的 IP 地址，查表得知地理位置，找相对最近的边缘节点
- 看用户所在的运营商网络，找相同网络的边缘节点
- 检查边缘节点的负载情况，找负载较轻的节点
- 其他，比如节点的“健康状况”、服务能力、带宽、响应时间等
总结，得到最合适的边缘节点，然后把这个节点的IP返回给用户，用户就能够就近访问CDN的缓存代理。
整体流程如下图：
4. 分发服务系统
- 最基本的工作单元就是Cache设备，cache（边缘cache）负责直接响应最终用户的访问请求，把缓存在本地的内容快速地提供给用户。
- cache还负责与源站点进行内容同步，把更新的内容以及本地没有的内容从源站点获取并保存在本地。
- Cache设备的数量、规模、总服务能力是衡量一个CDN系统服务能力的最基本的指标。
5. 总结
- 应用
CDN前：- 用户提交域名→浏览器对域名进行解释→
DNS解析得到目的主机的IP地址→根据IP地址访问发出请求→得到请求数据并回复
- 用户提交域名→浏览器对域名进行解释→
- 应用
CDN后：DNS返回的不再是IP地址，而是一个CNAME(Canonical Name ) 别名记录，指向CDN的全局负载均衡。CNAME实际上在域名解析的过程中承担了中间人（或者说代理）的角色，这是CDN实现的关键。
三、作用
- CDN一般会用来托管Web资源（包括文本、图片和脚本等），可供下载的资源（媒体文件、软件、文档等），应用程序（门户网站等）。使用CDN来加速这些资源的访问。
1. 性能
-
提升用户体验
用户收到的内容来自最近的数据中心，延迟更低，内容加载更快
-
减轻服务器负载
部分资源请求分配给了CDN，减少了服务器的负载
2. 安全
CDN有助于防御DDoS、MITM等网络攻击：
- 针对DDoS：通过监控分析异常流量，限制其请求频率
- 针对MITM：从源服务器到 CDN 节点到 ISP（Internet Service Provider），全链路 HTTPS 通信。
除此之外，CDN作为一种基础的云服务，同样具有资源托管、按需扩展（能够应对流量高峰）等方面的优势。
四、使用场景
1. 第三方的CDN服务
- 如果想要开源一些项目，可以使用第三方的CDN服务。
2. 静态资源的缓存
- 将自己网站的静态资源放在CDN上，比如js、css、图片等。
3. 直播传送
- 直播本质上是使用流媒体进行传送，CDN也是支持流媒体传送的，所以直播完全可以使用CDN来提高访问速度。
- CDN在处理流媒体的时候与处理普通静态文件有所不同，普通文件如果在边缘节点没有找到的话，就会去上一层接着寻找，但是流媒体本身数据量就非常大。如果使用回源的方式，必然会带来性能问题，所以流媒体一般采用的都是主动推送的方式来进行。
五、总结
- CDN的目的是：提高网站的访问速度
- 让用户就近访问专网里的边缘节点，降低了传输延迟
- 负载均衡系统——智能调度边缘节点
量就非常大。如果使用回源的方式，必然会带来性能问题，所以流媒体一般采用的都是主动推送的方式来进行。
五、总结
- CDN的目的是：提高网站的访问速度
- 让用户就近访问专网里的边缘节点，降低了传输延迟
- 负载均衡系统——智能调度边缘节点
- 分发服务系统——同步（源站点）内容，响应（用户）请求