什么是CDN？CDN的技术原理是什么？

Posted 2022-12-09 中科三方

什么是CDN？

CDN的全称是Content Delivery Network，中文名称“内容分发网络”。其主要原理是在现有网络中增加一层新的网络架构，将源站中的内容发布到不同的网络节点上，使用户可以就近获得所需的内容，从而提高用户访问网站的速度。CDN可以在技术上有效解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等造成的访问延迟、线路拥堵等问题。

CDN技术原理

当用户访问已经加入CDN网络的网站时，首先会通过DNS重定向到最接近用户的最佳CDN节点。用户请求该节点，CDN服务器会代替源站将用户请求的内容提供给用户。

具体流程为：

用户在浏览器中输入想要访问域名，浏览器向本地DNS服务器请求该域名的解析地址，本地DNS最终请求到域名的权威DNS服务器，权威服务器将该域名的CNAME记录指向的另一个主机名（CDN DNS服务器）返回给本地DNS，本地DNS请求CDN DNS服务器，CDN DNS服务器根据访客IP，返回一个就近的CDN节点IP，本地DNS将这个IP地址告知访客，访客对这个IP地址发起访问。

CDN加速实例

当用户对www.a.com这个域名发起请求时，实际的处理流程如下图所示：

（1）用户对www.a.com发起1.jpg这个图片的访问请求，首先会先向LDNS发起域名解析请求；

（2）LDNS经过根域名服务器、顶级域名服务器寻址，最终向该域名授权的DNS（权威DNS服务器）发起域名解析请求；

（3）权威DNS服务器会将CNAME记录 www.a.tbcdn.com（DNS调度系统）返回给LDNS；

（4）LDNS向DNS调度系统发起请求；

（5）DNS调度系统会根据访客IP为其返回一个就近的CDN服务器节点2.2.2.2

（6）用户对2.2.2.2的CDN节点发起1.jpg这个文件的访问请求；

（7）如果该节点缓存由1.jpg文件，直接提供给用户；如果没有，则向源站请求数据，然后再提供给用户。

CDN缓存机制

由于CDN涉及各级缓存，所以必然需要考虑到缓存更新问题。如果浏览器本地缓存失效后，浏览器就会向就近的CDN节点发起请求。类似浏览器缓存，CDN节点也存在着一套缓存机制。如果CDN缓存有用户请求的内容，会直接返回给用户结果。如果缓存没有请求内容或缓存失效，CDN就会请求源站获取新的内容。

CDN缓存机制不仅减少了用户的访问延迟，也减轻了源站负载，但同样存在明显的缺点，当网站内容更新时，如果CDN节点上的数据没有及时同步，就会导致用户获取到错误的信息。在这种情况下，用户即使刷新浏览器缓存，也无法解决。

CDN的缓存策略

CDN的缓存策略会根据服务商不同而有所差别，但一般都遵循HTTP标准协议，通过HTTP响应头中的Cache-control: max-age的字段来设置CDN边缘节点数据缓存时间。

当客户端向CDN节点请求数据时，CDN就会判断缓存数据是否过期，如果没有过期，直接将数据返回给客户端；如果缓存数据已过期，CDN节点就会向源站发出回源请求，从源站获取最新数据，更新本地缓存，并将最新数据返回给客户端。

如果缓存时间太短，CDN节点会频繁对源站发起请求，增加了源站的负载，同时也加大了访问延迟；如果缓存时间太长，就会导致缓存数据更新不及时，用户获取信息异常的情况。所以网站运营者需要根据自身业务，设置合理的缓存时间管理。

CDN的缓存刷新

网站运营人员可以通过CDN服务商提供的缓存刷新接口来直接清理CDN边缘节点的缓存数据，这样网站内容更新后，就可以强制CDN节点缓存数据过期，重新请求源站，以保证客户端在访问时，获得最新数据。