????CDN揩页，全稱(chēng)是 Content Delivery Network来累，翻譯過(guò)來(lái)就是“內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)”没隘。它應(yīng)用了 HTTP 協(xié)議里的緩存和代理技術(shù)懂扼，代替源站響應(yīng)客戶(hù)端的請(qǐng)求。它就是專(zhuān)門(mén)為解決“長(zhǎng)距離”上網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)速度慢而誕生的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)。
????CDN 位于?瀏覽器和服務(wù)器之間阀湿，主要起到?緩存加速?的作用赶熟。
????CDN 有三個(gè)關(guān)鍵詞：內(nèi)容、分發(fā) 和 網(wǎng)絡(luò)陷嘴。
????CDN 的最核心原則是 就近訪(fǎng)問(wèn)映砖，假如我們需要訪(fǎng)問(wèn) 千里之外的 服務(wù)器，那么發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求一個(gè)來(lái)回就要耗費(fèi)一些時(shí)間罩旋。如果用戶(hù)能夠在本地幾十公里的距離之內(nèi)獲取到數(shù)據(jù)啊央，那么時(shí)延就基本上變成 0 了，所以 CDN 投入了大筆資金涨醋，在全國(guó)瓜饥、乃至全球的各個(gè)大樞紐城市都建立了機(jī)房，部署了大量擁有高存儲(chǔ)高帶寬的節(jié)點(diǎn)浴骂，構(gòu)建了一個(gè)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)乓土。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)是跨運(yùn)營(yíng)商、跨地域的溯警，雖然內(nèi)部也劃分成多個(gè)小網(wǎng)絡(luò)趣苏，但它們之間用高速專(zhuān)有線(xiàn)路連接，是真正的“信息高速公路”梯轻，基本上可以認(rèn)為不存在網(wǎng)絡(luò)擁堵食磕。
????有了這個(gè)高速的專(zhuān)用網(wǎng)之后，CDN 就要“分發(fā)”源站的“內(nèi)容”了喳挑，用到 緩存代理 技術(shù)彬伦。使用 推 或者 拉 的手段，把源站的內(nèi)容逐級(jí)緩存到網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上伊诵。
????于是单绑，用戶(hù)在上網(wǎng)的時(shí)候就不直接訪(fǎng)問(wèn)源站，而是訪(fǎng)問(wèn)離他 最近的 一個(gè) CDN 節(jié)點(diǎn)曹宴，術(shù)語(yǔ)叫 邊緣節(jié)點(diǎn)（edge node）搂橙，其實(shí)就是緩存了源站內(nèi)容的代理服務(wù)器，這樣一來(lái)就省去了“長(zhǎng)途跋涉”的時(shí)間成本笛坦，實(shí)現(xiàn)了“網(wǎng)絡(luò)加速”区转。
????CDN 都能加速什么樣的“內(nèi)容”呢？在 CDN 領(lǐng)域里版扩，“內(nèi)容”其實(shí)就是 HTTP 協(xié)議里的“資源”废离，比如超文本、圖片资厉、視頻厅缺、應(yīng)用程序安裝包等等。
????資源按照是否可緩存又分為 靜態(tài)資源 和 動(dòng)態(tài)資源。靜態(tài)資源 是指數(shù)據(jù)內(nèi)容“靜態(tài)不變”湘捎，任何時(shí)候來(lái)訪(fǎng)問(wèn)都是一樣的诀豁，比如圖片、音頻窥妇。動(dòng)態(tài)資源是指數(shù)據(jù)內(nèi)容是“動(dòng)態(tài)變化”的舷胜，也就是由后臺(tái)服務(wù)計(jì)算生成的，每次訪(fǎng)問(wèn)都不一樣活翩，比如商品的庫(kù)存烹骨、微博的粉絲數(shù)等。
????很顯然材泄，只有靜態(tài)資源才能夠被緩存加速沮焕、就近訪(fǎng)問(wèn)，而動(dòng)態(tài)資源只能由源站實(shí)時(shí)生成拉宗，即使緩存了也沒(méi)有意義峦树。不過(guò)，如果動(dòng)態(tài)資源指定了 Cache-Control旦事，允許緩存短暫的時(shí)間魁巩，那它在這段時(shí)間里也就變成了“靜態(tài)資源”，可以被 CDN 緩存加速姐浮。
????套用一句廣告詞來(lái)形容 CDN ：我們不生產(chǎn)內(nèi)容谷遂，我們只是內(nèi)容的搬運(yùn)工。
CDN 的負(fù)載均衡
? ??我們?cè)賮?lái)看看 CDN 是具體怎么運(yùn)行的卖鲤，它有兩個(gè)關(guān)鍵組成部分：全局負(fù)載均衡?和 緩存系統(tǒng)肾扰。
? ??全局負(fù)載均衡（Global Sever Load Balance）一般簡(jiǎn)稱(chēng)為 GSLB，它是 CDN 的“大腦”扫尖，主要的職責(zé)是當(dāng)用戶(hù)接入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候在 CDN 專(zhuān)網(wǎng)中挑選出一個(gè)最佳?節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)白对，解決的是用戶(hù)如何找到“最近的”邊緣節(jié)點(diǎn)掠廓，對(duì)整個(gè) CDN 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“負(fù)載均衡”换怖。
GSLB 最常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)方式是 DNS 負(fù)載均衡
????原來(lái)沒(méi)有 CDN 的時(shí)候，權(quán)威 DNS 返回的是網(wǎng)站自己服務(wù)器的實(shí)際 IP 地址蟀瞧，瀏覽器收到DNS 解析結(jié)果后直連網(wǎng)站沉颂。
????但加入 CDN 后就不一樣了，權(quán)威 DNS 返回的不是 IP 地址悦污，而是一個(gè) CNAME(Canonical Name ) 別名記錄铸屉，指向的就是 CDN 的 GSLB。它有點(diǎn)像是 HTTP/2 里“AltSvc”的意思切端，告訴外面：“我這里暫時(shí)沒(méi)法給你真正的地址彻坛，你去另外一個(gè)地方再查查看吧。”
????因?yàn)闆](méi)拿到 IP 地址昌屉，于是本地 DNS 就會(huì)向 GSLB 再發(fā)起請(qǐng)求钙蒙，這樣就進(jìn)入了 CDN 的全局負(fù)載均衡系統(tǒng)，開(kāi)始“智能調(diào)度”间驮，主要的依據(jù)有這么幾個(gè)：
? ??1. 看用戶(hù)的 IP 地址躬厌，查表得知地理位置，找相對(duì)最近的邊緣節(jié)點(diǎn)竞帽；
????2. 看用戶(hù)所在的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)扛施，找相同網(wǎng)絡(luò)的邊緣節(jié)點(diǎn)；
????3. 檢查邊緣節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況屹篓，找負(fù)載較輕的節(jié)點(diǎn)疙渣；
????4. 其他，比如節(jié)點(diǎn)的“健康狀況”堆巧、服務(wù)能力昌阿、帶寬、響應(yīng)時(shí)間等恳邀。
????GSLB 把這些因素綜合起來(lái)懦冰，用一個(gè)復(fù)雜的算法，最后找出一臺(tái)“最合適”的邊緣節(jié)點(diǎn)谣沸，把這個(gè)節(jié)點(diǎn)的 IP 地址返回給用戶(hù)刷钢，用戶(hù)就可以“就近”訪(fǎng)問(wèn) CDN 的緩存代理了。
CDN 的緩存代理
????緩存系統(tǒng)是 CDN 的另一個(gè)關(guān)鍵組成部分乳附，相當(dāng)于 CDN 的“心臟”内地。如果緩存系統(tǒng)的服務(wù)能力不夠，不能很好地滿(mǎn)足用戶(hù)的需求赋除，那 GSLB 調(diào)度算法再優(yōu)秀也沒(méi)有用阱缓。
????但互聯(lián)網(wǎng)上的資源是無(wú)窮無(wú)盡的，不管 CDN 廠商有多大的實(shí)力举农，也不可能把所有資源都緩存起來(lái)荆针。所以，緩存系統(tǒng)只能有選擇地緩存那些最常用的那些資源颁糟。
這里就有兩個(gè) CDN 的關(guān)鍵概念：命中?和?回源航背。
? ??“命中”就是指用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)的資源恰好在緩存系統(tǒng)里，可以直接返回給用戶(hù)棱貌；“回源”則正相反玖媚，緩存里沒(méi)有，必須用代理的方式回源站取婚脱。
????相應(yīng)地今魔，也就有了兩個(gè)衡量 CDN 服務(wù)質(zhì)量的指標(biāo)：“命中率”和“回源率”勺像。命中率就是命中次數(shù)與所有訪(fǎng)問(wèn)次數(shù)之比，回源率是回源次數(shù)與所有訪(fǎng)問(wèn)次數(shù)之比错森。顯然咏删，好的 CDN 應(yīng)該是命中率越高越好，回源率越低越好∥蚀剩現(xiàn)在的商業(yè) CDN 命中率都在 90% 以上督函，相當(dāng)于把源站的服務(wù)能力放大了 10 倍以上。
怎么樣才能盡可能地提高命中率激挪、降低回源率呢辰狡？
????首先，最基本的方式就是在存儲(chǔ)系統(tǒng)上下功夫垄分，硬件用高速 CPU宛篇、大內(nèi)存、萬(wàn)兆網(wǎng)卡薄湿，再搭配 TB 級(jí)別的硬盤(pán)和快速 SSD叫倍。軟件方面則不斷“求新求變”，各種新的存儲(chǔ)軟件都會(huì)拿來(lái)嘗試豺瘤，比如 Memcache吆倦、Redis、Ceph坐求，盡可能地高效利用存儲(chǔ)蚕泽，存下更多的內(nèi)容。
????其次桥嗤，緩存系統(tǒng)也可以劃分出層次须妻，分成一級(jí)緩存節(jié)點(diǎn)和二級(jí)緩存節(jié)點(diǎn)。一級(jí)緩存配置高一些泛领，直連源站荒吏，二級(jí)緩存配置低一些，直連用戶(hù)渊鞋〈赂回源的時(shí)候二級(jí)緩存只找一級(jí)緩存，一級(jí)緩存沒(méi)有才回源站篓像，這樣最終“扇入度”就縮小了动知，可以有效地減少真正的回源皿伺。
????第三個(gè)就是使用高性能的緩存服務(wù)员辩，據(jù)我所知，目前國(guó)內(nèi)的 CDN 廠商內(nèi)部都是基于開(kāi)源軟件定制的鸵鸥。最常用的是專(zhuān)門(mén)的緩存代理軟件 Squid奠滑、Varnish丹皱，還有新興的 ATS（ApacheTraffic Server），而 Nginx 和 OpenResty 作為 Web 服務(wù)器領(lǐng)域的“多面手”宋税，憑借著強(qiáng)大的反向代理能力和模塊化摊崭、易于擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)，也在 CDN 里占據(jù)了不少的份額杰赛。
